研究人员在半导体技术领域取得突破性进展，将加速推进6G网络交付进程

但由布里斯托大学领导并于今日发表在《自然·电子》（Nature Electronics）期刊上的新研究，通过半导体技术的重大突破，使这一切乃至更多应用距离现实更近一步。

这些未来主义概念依赖于比现有网络更快传输海量数据的能力。为此，物理学家开发了一种创新方法，可加速全球范围内数十亿用户的数据传输进程。

共同通讯作者、布里斯托大学物理学教授马丁·库巴尔（Martin Kuball）表示："未来十年内，那些曾几乎无法想象的变革性技术将广泛应用于人类生活的各个领域。其潜在益处影响深远，包括通过远程诊断手术推动医疗进步、虚拟课堂乃至虚拟度假旅游。

"此外，高级驾驶辅助系统提升道路安全、工业自动化提高效率等方面存在巨大潜力。6G应用的可能性无穷无尽，唯一的限制只是人类想象力。因此我们创新的半导体发现极其振奋人心，将有力推动这些技术快速规模化发展。"

学界普遍认为，从5G向6G演进需要对半导体技术、电路、系统及相关算法进行根本性升级。例如，关键半导体元件——即由神奇导体氮化镓（GaN）制造的射频放大器——必须实现更快的速度、更高的功率输出及更强的可靠性。

国际科学家与工程师团队测试了一种全新架构，将这类特殊GaN放大器性能推向空前高度。该突破源于在GaN中发现闩锁效应（latch-effect），由此释放出更强大的射频器件性能。这些新一代器件采用并行通道设计，需要应用亚100纳米侧鳍结构——这类晶体管可控制流经器件的电流。

共同通讯作者、布里斯托大学荣誉研究员阿基尔·沙吉博士（Dr Akhil Shaji）阐释："我们与合作伙伴共同研发了名为超晶格城堡结构场效应晶体管（SLCFETs）的器件技术，其中超过1000条宽度亚100纳米的鳍片协同驱动电流。尽管SLCFETs在W波段（75千兆赫兹至110千兆赫兹）已展现最高性能，但其背后物理机制尚未明确。

"我们确认这是GaN中的闩锁效应，正是该效应实现了高频射频性能。"

研究人员随后需精确定位该效应发生位置，通过同步采用超高精度电学测量和光学显微技术，以便深入研究和理解。在分析1000多个鳍片后，发现该效应存在于最宽的鳍片结构中。

兼任英国皇家工程院新兴技术讲席教授的库巴尔补充："我们还利用模拟器开发了三维模型进一步验证观察结果。下一挑战是研究闩锁效应在实际应用中的可靠性问题。经长时间严格测试表明，该效应对器件可靠性和性能无不利影响。

"我们发现确保可靠性的关键要素是每个鳍片周围覆盖的薄层电介质涂层。但核心结论显而易见——闩锁效应可应用于无数实际场景，未来将以多种方式改变人类生活。"

下一步工作重点包括持续提升器件功率密度，以实现更高性能并服务更广泛用户群体。产业合作伙伴也将把此类新一代器件推向商业市场。

布里斯托大学研究者们正引领多领域电子性能与效率提升的前沿研究。

库巴尔教授领导的器件热成像与可靠性中心（CDTR），致力于开发面向净零排放、通信及雷达技术的下一代半导体电子器件。该中心还利用宽禁带及超宽禁带半导体，持续优化器件热管理、电气性能与可靠性。