研究人员在半导体技术领域取得突破性进展，将为6G交付提供强大赋能

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，有望使这一切乃至更多成为现实，这得益于半导体技术的一项突破性进展。

这些未来概念依赖于比现有网络更快地传输海量数据的能力。为此，物理学家开创了一种创新方法，可加速全球范围内数十亿用户间的数据传输进程。

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，曾几乎难以想象的变革性技术将广泛应用于人类生活的方方面面。其潜在益处极为深远：包括远程诊疗与手术推动医疗进步、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、工业自动化增进效率也具有巨大潜力。6G应用的清单无穷无尽，唯一限制只是人类想象力。因此我们的创新半导体发现令人无比振奋，将为这些技术的快速规模化发展提供强劲动力。"

学界公认从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。例如核心半导体元件——即由神奇导体氮化镓（GaN）制造的射频放大器——必须具备更高速度、更强功率输出及更优可靠性。

国际科学家与工程师团队测试了一种新型架构，将这类特殊GaN放大器性能推至前所未有的高度。该突破源于对GaN材料中闩锁效应（latch-effect）的发现，该效应释放了射频器件的巨大性能潜力。这些新一代器件采用平行通道结构，需使用亚100纳米级侧鳍（sub-100nm side fins）——一种控制电流通路的晶体管结构。

共同通讯作者、布里斯托大学荣誉研究员阿基尔·沙吉博士（Akhil Shaji）阐释道："我们与合作伙伴共同验证了名为超晶格城堡场效应晶体管（SLCFETs）的器件技术，其中逾1000条宽度小于100纳米的鳍片协同驱动电流。尽管SLCFETs在75-110千兆赫兹的W波段展现了最高性能，其背后的物理机制此前尚未明晰。

"我们确认这是GaN材料的闩锁效应，正是它实现了卓越的射频性能。"

研究人员随后通过超高精度电学测量与光学显微技术联用，精确定位该效应发生位置以深入研究。在对1000余条鳍片分析后，发现该效应集中于最宽的鳍片上。

兼任英国皇家工程院新兴技术讲席教授的库巴尔补充道："我们还利用模拟器构建3D模型验证观测结果。后续挑战是研究闩锁效应在实际应用中的可靠性问题。经长期严格测试，该效应未对器件可靠性或性能产生负面影响。

"我们发现维持可靠性的关键在于鳍片周围覆盖的薄层电介质涂层。但核心结论明确——闩锁效应可赋能无数实际应用，未来将在多维度改变人类生活。"

下一步工作重点包括进一步提升器件功率密度，以实现更高性能并服务更广泛用户群体。产业合作伙伴也将推动此类新一代器件走向商业化市场。

布里斯托大学研究人员在提升多领域电气性能与效率方面处于前沿地位。

库巴尔教授领导的器件热成像与可靠性中心（CDTR）正致力于开发面向净零目标、通信及雷达技术的新一代半导体电子器件。该中心还利用宽禁带与超宽禁带半导体技术改进器件热管理、电气性能与可靠性。