GaN，助力6G

布里斯托大學(xué)領(lǐng)導的研究可以通過(guò)使基于 GaN 的射頻功率放大器更快、更強大、更可靠來(lái)增強 6G 傳輸。

該項突破發(fā)表在《自然電子學(xué)》雜志上，利用多通道 GaN 晶體管中的鎖存效應來(lái)提高射頻設備的性能。

據該研究的共同主要作者、布里斯托大學(xué)物理學(xué)教授馬丁·庫巴爾 (Martin Kuball) 稱(chēng)，新的基于 GaN 的架構將使海量數據的通信和傳輸變得更加容易，從而推動(dòng)遠程診斷和手術(shù)、高級駕駛輔助系統、虛擬教室等領(lǐng)域的 6G 發(fā)展。

在鎖存條件下，漏極電流以小于每十倍頻程 60 mV 的斜率從關(guān)斷狀態(tài)值急劇過(guò)渡到高導通狀態(tài)值。鎖存條件是可逆的且不會(huì )降低性能，研究人員已證明它可以改善晶體管的跨導特性，從而提高射頻功率放大器的線(xiàn)性度和功率。這些器件具有并行通道，并使用亞 100 納米側鰭來(lái)控制流經(jīng)器件的電流。

布里斯托大學(xué)榮譽(yù)研究員、論文共同第一作者阿基爾·沙吉（Akhil Shaji）解釋說(shuō)：「我們與合作伙伴合作，試行了一項名為超晶格城堡場(chǎng)效應晶體管（SLCFET）的器件技術(shù)。該技術(shù)中，超過(guò) 1000 個(gè)寬度小于 100 納米的鰭片用于驅動(dòng)電流。盡管 SLCFET 在 W 波段頻率范圍（相當于 75 千兆赫至 110 千兆赫）內展現出了最高的性能，但其背后的物理原理尚不清楚?！?/p>

「我們認識到這是 GaN 中的鎖存效應，它使得高射頻性能成為可能?！?/p>

研究人員隨后需要同時(shí)使用超精密電測量和光學(xué)顯微鏡來(lái)精確定位這種效應發(fā)生的位置，以便進(jìn)一步研究和理解。在分析了 1000 多個(gè)魚(yú)鰭后，研究人員發(fā)現這種效應發(fā)生在最寬的魚(yú)鰭上。

Kuball 補充道：「我們還使用模擬器開(kāi)發(fā)了一個(gè) 3D 模型，以進(jìn)一步驗證我們的觀(guān)察結果。下一個(gè)挑戰是研究閂鎖效應在實(shí)際應用中的可靠性。對該器件進(jìn)行了長(cháng)期嚴格的測試，結果表明閂鎖效應不會(huì )對器件的可靠性或性能造成不利影響?！?/p>

研究人員發(fā)現，推動(dòng)這種可靠性的關(guān)鍵因素是每個(gè)鰭片周?chē)加幸粚颖”〉慕殡娡繉?。但主要的結論很明確——閂鎖效應可以用于無(wú)數的實(shí)際應用，并可能在未來(lái)以多種不同的方式改變人們的生活。

下一步工作包括進(jìn)一步提高設備的功率密度，從而提供更高性能，服務(wù)更廣泛的用戶(hù)。行業(yè)合作伙伴也將把這些下一代設備推向商業(yè)市場(chǎng)。

上圖是具有多個(gè)（1,000 個(gè)）鰭片的 SLCFET 部分示意圖，以及具有多個(gè)導電通道的單個(gè)鰭片的橫截面。

在 5G 逐漸普及、5.5G 正加速商用的當下，6G 逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

6G，即第六代移動(dòng)通信系統，是 5G 技術(shù)的自然延伸與升級。這里的「G」代表 Generation（代）。移動(dòng)通信技術(shù)從最初的模擬移動(dòng)通訊（第一代）演進(jìn)至數字移動(dòng)通訊（第二代），并持續發(fā)展到現今普遍應用的 4G 與逐步普及的 5G 時(shí)代。

6G 技術(shù)將主要依托太赫茲頻段構建太空衛星網(wǎng)絡(luò )，旨在實(shí)現超越 5G 的傳輸速度、更低延遲和更廣泛的連接覆蓋。此外，6G 將深度融合太赫茲等高頻資源與人工智能技術(shù)，實(shí)現全頻譜無(wú)線(xiàn)通信，進(jìn)而達成空、天、地、海的無(wú)縫連接。

當前，全球 6G 技術(shù)研發(fā)已進(jìn)入關(guān)鍵窗口期，作為新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的核心驅動(dòng)力，6G 不僅承載著(zhù)通信網(wǎng)絡(luò )的代際躍遷，更將重塑未來(lái)社會(huì )的智能化圖景。

「6G 在 2025 年迎來(lái)了里程碑時(shí)刻，今年既是 6G 全球統一標準制定的起始年，也是 6G 與 AI 融合發(fā)展的關(guān)鍵之年。統一的全球 6G 標準將打破隔閡和邊界，更加高效公平地為我們帶來(lái)一個(gè)智能便捷和智聯(lián)萬(wàn)物的新時(shí)代?！箍萍疾课逅靖彼鹃L(cháng)邱鋼在會(huì )上呼吁，各國政府、科研機構、企業(yè)界及標準組織應合力推動(dòng)形成 6G 國際統一標準，共建開(kāi)放包容、合作共贏(yíng)的全球 6G 生態(tài)圈。

根據全球移動(dòng)通信標準組織 3GPP 的計劃，今年 6 月將正式啟動(dòng) 6G 技術(shù)標準研究，2025~2027 年完成技術(shù)研究階段，2029 年 3 月份完成第一個(gè)版本的技術(shù)規范。業(yè)界普遍預計，6G 技術(shù)將在 2030 年開(kāi)始商用。

工業(yè)和信息化部也在 4 月 9 日發(fā)布了《關(guān)于印發(fā) 2025 年工業(yè)和信息化標準工作要點(diǎn)的通知》，明確要加強新興產(chǎn)業(yè)標準建設。包括加快構建新型信息基礎設施標準體系，推進(jìn) 5G—A、低空信息基礎設施、6G、量子保密通信等標準研究。