de.wedoany.com-Bericht: Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben gemeinsam mit mehreren Einrichtungen eine neuartige Mikrochip-Herstellungstechnologie entwickelt, die die Effizienz zukünftiger Kommunikationssysteme – darunter 6G-Netze, Satellitenkommunikation und Radarsysteme – verbessern kann.
Die Technologie basiert auf Galliumnitrid (GaN), einem Material, das als vielversprechender Kandidat für die Ablösung von Silizium in der Hochfrequenz- und Hochleistungselektronik gilt. Galliumnitrid kann bei höheren Spannungen und Frequenzen arbeiten, leidet jedoch seit langem unter einem entscheidenden Problem: Die Bauelemente erzeugen im Betrieb starke Wärme.
Um das Problem der Wärmeableitung zu lösen, wandten sich die Forscher künstlich gezüchteten einkristallinen Diamanten zu, die eine rekordverdächtige Wärmeleitfähigkeit aufweisen und die von elektronischen Bauteilen erzeugte Wärme effektiv abführen können.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, bei denen eine Diamantschicht auf der Oberseite abgeschieden wird, bettete das Forschungsteam mikroskopisch kleine Galliumnitrid-Transistoren direkt in ein ultradünnes Diamantsubstrat ein. Dazu nutzten sie Femtosekundenlaser, um mit hoher Präzision Mikrostrukturen und Montageplätze für Schaltungskomponenten in den Diamanten zu bearbeiten.
Die resultierende Architektur sorgt für eine gleichmäßigere Wärmeverteilung und unterdrückt lokale Überhitzung nahezu vollständig. Dadurch können die Transistoren nahe an ihrem Grenzbereich arbeiten, während ihre Stabilität und Zuverlässigkeit erhalten bleiben.
Basierend auf dieser Technologie bauten die Forscher einen Leistungsverstärker für drahtlose Kommunikationssysteme. Testergebnisse zeigen, dass der Verstärker im Vergleich zu ähnlichen Lösungen in der Literatur eine höhere Ausgangsleistung, Verstärkung und Gesamteffizienz erzielt.
Nach Einschätzung des Forschungsteams ist die Architektur nicht nur für die Telekommunikation und zukünftige 6G-Netze geeignet, sondern auch für Hochleistungsradare, Weltraumkommunikationssysteme, industrielle Drohnen sowie Infrastruktur von Rechenzentren. Insbesondere die verbesserte Wärmeableitung könnte den Energieverlust und die Betriebskosten großer Rechensysteme senken.
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