Qual é a direção de desenvolvimento dos diodos na tecnologia de comunicação 6G?

1, alta frequência e alta - velocidade: inovação de dispositivos que rompem os limites físicos
A comunicação 6G terahertz (0,1-10 THz) apresenta requisitos de desempenho sem precedentes para diodos. Os diodos schottky tradicionais estão se aproximando de seus limites teóricos na banda de frequência de ondas milimétricas, enquanto novos sistemas de materiais baseados em nitreto de gálio (GAN) e carboneto de silício (SIC) estão abrindo novo espaço. Por exemplo, o diodo de Terahertz à base de GaN, desenvolvido pelo Laboratório Purple Mountain, pode suportar uma taxa de transmissão de portador única de 100 Gbps, otimizando a estrutura quântica do poço, aumentando a frequência de corte para 3 THz e reduzindo a capacitância parasitária a menos de 0,1 pf.
No nível do processo, a tecnologia de integração 3D se tornou um avanço importante. A solução "Antena reconfigurável no nível do chip" proposta pela ZTE integra diodos pinos com materiais de cristal líquido e materiais piezoelétricos em um único chip e reconstrua dinamicamente o padrão de antena através do controle do campo elétrico. Esse design reduz o número de antenas nas estações de base 6G em 60% e aumenta a eficiência espectral em três vezes, limpando o caminho para o uso comercial -}- em escala da comunicação terahertz.
2, Sensing integrado: do processamento de sinal à percepção ambiental
O recurso "sensor integrado" do 6G exige que os diodos tenham funções de comunicação e detecção. A aplicação inovadora de Diodos Quantum Well (QWDS) fornece uma solução para isso. Ao controlar com precisão a estrutura da banda dos poços quânticos multi quânticos InGan/Gan, os pesquisadores alcançaram uma sobreposição espectral de 26,9 nm entre o espectro de emissão e o espectro de detecção. Essa característica de "auto -recebimento" permite que um único diodo transmita simultaneamente sinais ópticos e detecte a luz ambiente, estabelecendo a base para chips integrados para comunicação e percepção visíveis.
Em aplicações específicas, o sistema integrado optoeletrônico de nitreto de gálio (MGOs) desenvolvido pela China Mobile alcançou a comunicação óptica bidirecional a 2 kbps e pode sentir mudanças na intensidade da luz de 0,1 lux. Se essa tecnologia for aplicada às redes de veículos 6G, ela pode permitir que os veículos atinjam a comunicação V2X através dos faróis de LED, enquanto usam mudanças na intensidade da luz para detectar obstáculos da estrada, comprimindo a latência de comunicação de 10 ms em 5g para menos de 0,1 ms.
3, endógeno inteligente: de componentes passivos a participantes ativos
A arquitetura "inteligência endógena" do 6G promove a evolução dos diodos para a programação e a adaptabilidade. O conceito de "diodo de comunicação semântica" proposto pelos algoritmos AI da Southeast University incorpora o nível do dispositivo para permitir que o diodo reconheça os recursos de sinal autonomamente e ajuste seu modo de trabalho. Por exemplo, ao lidar com o tráfego repentino na Internet industrial das coisas, a matriz de diodos pode ser reconfigurada dinamicamente em um modo de velocidade -} ou alto -, resultando em um aumento de 40% na relação de eficiência energética.
Mais cortes - explorações de borda estão focadas no campo dos diodos neuromórficos. A estrutura híbrida do diodo Memristor desenvolvida pela Universidade de Postos e Telecomunicações de Pequim simula a plasticidade das sinapses do cérebro humano e alcança a resposta do nível de milissegundos no agendamento de sinais da estação base 6G. Essa matriz de diodo inteligente pode reduzir o consumo de energia da estação base em 35% e suportar 10 vezes a densidade de conexão de 5g.
4, extrema adaptabilidade ambiental: apoiando a integração de ar, espaço, terra e mar
A demanda pela cobertura "Sky, Earth and Sea" de 6G representa um severo desafio à confiabilidade dos diodos. No cenário de comunicação por satélite, o diodo GaN resistente à radiação desenvolvido pela China Aerospace Science and Technology Corporation aumentou sua resistência total à radiação da dose ao 100 MRAD, introduzindo um substrato de carboneto de silício e uma camada de dissipação de calor de diamante. A faixa de temperatura operacional foi estendida a -55 a 200 graus, que podem atender aos requisitos de vida útil de 10 anos de satélites de baixa órbita.
Para a comunicação profunda -, o dispositivo composto de diodo cerâmico piezoelétrico desenvolvido pelo Instituto de Acústica da Academia Chinesa de Ciências converte diretamente sinais acústicos subaquáticos em sinais elétricos, eliminando a frente analógica -} end dos transducores tradicionais. No teste do fundo do mar de 2000 metros, o dispositivo alcançou transmissão estável a 10 kbps e reduziu o consumo de energia em 70% em comparação com as soluções tradicionais, fornecendo suporte chave para a construção de redes de observação subaquática 6G.
5, reestruturação ecológica industrial: dos componentes às soluções do sistema
O desenvolvimento de diodos está impulsionando a reconstrução de valor da cadeia da indústria de comunicação. O conceito de "mecanismo de fóton" proposto pela Huawei integra diodos, fotodetectores e chips DSP laser em um único pacote, reduzindo o consumo de energia dos módulos ópticos de 6g em 50% e diminuindo seu tamanho para um -} terceiro dos produtos 5G. Essa inovação no nível do sistema transforma os diodos de um centro de custo em um centro de criação de valor, e espera -se que até 2030, o alto -} diodos finais represente mais de 15% do custo das estações base 6G.
No nível de configuração padrão, o 3GPP incluiu o "Protocolo de interface de diodo inteligente" na especificação da versão 6G R18, exigindo diodos para suportar a comutação dinâmica de pelo menos 16 modos de trabalho. Isso levou a gigantes internacionais como em semicondutores e rohm a acelerar o layout das linhas de produtos de diodo programável, e espera -se que o primeiro chip de diodo inteligente que atenda ao padrão 6G seja lançado em 2026.

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