¿Cuál es la dirección de desarrollo de los diodos en la tecnología de comunicación 6G?

1, alta frecuencia y alta velocidad -: innovación de dispositivos que rompe los límites físicos
6G Terahertz Communication (0.1-10 THz) presenta requisitos de rendimiento sin precedentes para diodos. Los diodos Schottky tradicionales se acercan a sus límites teóricos en la banda de frecuencia de onda milimétrica, mientras que los nuevos sistemas de materiales basados ​​en nitruro de galio (GaN) y carburo de silicio (SIC) están abriendo un nuevo espacio. Por ejemplo, el diodo de Terahertz basado en GaN desarrollado por Purple Mountain Laboratory puede soportar una tasa de transmisión de portador única de 100 Gbps al optimizar la estructura de pozos cuánticos, aumentando la frecuencia de corte a 3 THz y reduciendo la capacitancia parasitaria a menos de 0.1 PF.
A nivel de proceso, la tecnología de integración 3D se ha convertido en un avance clave. La solución de "antena reconfigurable de nivel de chip" propuesta por ZTE integra diodos PIN con materiales de cristal líquido y materiales piezoeléctricos en un solo chip, y reconstruye dinámicamente el patrón de antena a través del control del campo eléctrico. Este diseño reduce el número de antenas en las estaciones base 6G en un 60% y aumenta la eficiencia espectral en tres veces, eliminando el camino para un gran uso comercial de la comunicación de Terahercio a escala -}.
2, detección integrada: desde el procesamiento de la señal hasta la percepción ambiental
La característica de "detección integrada" de 6G requiere que los diodos tengan funciones de comunicación y detección. La aplicación innovadora de diodos de pozos cuánticos (QWD) proporciona una solución para esto. Al controlar con precisión la estructura de la banda de los pozos multi -cuánticos de Ingan/GaN, los investigadores han logrado una superposición espectral de 26.9 nm entre el espectro de emisión y el espectro de detección. Esta característica de "auto recepción" permite que un solo diodo transmita simultáneamente señales ópticas y detecte la luz ambiental, estableciendo las bases para los chips integrados para la comunicación y la percepción de la luz visible.
En aplicaciones específicas, el sistema integrado optoelectrónico de nitruro de galio (MGO) desarrollado por China Mobile ha logrado una comunicación óptica bidireccional a 2 kbps y puede detectar cambios en la intensidad de la luz de 0.1 Lux. Si esta tecnología se aplica a la red de vehículos 6G, puede permitir que los vehículos alcancen la comunicación V2X a través de los faros LED, mientras se utiliza cambios en la intensidad de la luz para detectar obstáculos de la carretera, comprimiendo la latencia de comunicación de 10 ms en 5 g a menos de 0.1 ms.
3, inteligente endógeno: de componentes pasivos a participantes activos
La arquitectura de "inteligencia endógena" de 6G promueve la evolución de los diodos hacia la programabilidad y la adaptabilidad. El concepto de "diodo de comunicación semántica" propuesto por la Universidad del Sureste incorpora algoritmos de IA a nivel de dispositivo para permitir que el diodo reconozca autónomos las características de la señal y ajuste su modo de trabajo. Por ejemplo, cuando se trata de tráfico repentino en el Internet industrial de las cosas, la matriz de diodos se puede reconfigurar dinámicamente en modo de velocidad bajo - o alto - de velocidad, lo que resulta en un aumento del 40% en la relación de eficiencia energética.
Más exploraciones de borde de corte - se centran en el campo de los diodos neuromórficos. La estructura híbrida de diodos Memristor desarrollada por la Universidad de Publicaciones y Telecomunicaciones de Beijing simula la plasticidad de las sinapsis de cerebro humano y logra una respuesta de nivel de milisegundos en la programación de señales de la estación base 6G. Esta matriz de diodos inteligente puede reducir el consumo de energía de la estación base en un 35% y apoyar 10 veces la densidad de conexión de 5G.
4, Adaptabilidad ambiental extrema: apoyando la integración del aire, el espacio, la tierra y el mar
La demanda de la cobertura de 6G "Sky, Earth and Sea" plantea un desafío severo para la confiabilidad de los diodos. En el escenario de comunicación por satélite, el diodo GaN resistente a la radiación desarrollado por la Corporación de Ciencia y Tecnología de la Ciencia Aeroespacial de China ha aumentado su resistencia total a la radiación de dosis a 100 MRAD al introducir un sustrato de carburo de silicio y una capa de disipación de calor de diamante. El rango de temperatura de funcionamiento se ha extendido a -55 grados a 200 grados, lo que puede cumplir con los requisitos de vida útil de 10 años de satélites de baja órbita.
Para la comunicación del mar - profundo, el dispositivo compuesto de diodo cerámico piezoeléctrico desarrollado por el Instituto de Acústica de la Academia de Ciencias de China convierte directamente las señales acústicas subacuáticas en señales eléctricas, eliminando el frente analógico -} Circuito final de los transducentes tradicionales. En la prueba de mar de 2000 metros, el dispositivo logró una transmisión estable a 10 kbps y un consumo de energía reducido en un 70% en comparación con las soluciones tradicionales, proporcionando un soporte clave para la construcción de redes de observación submarina 6G.
5, Reestructuración ecológica industrial: de componentes a soluciones del sistema
El desarrollo de diodos está impulsando la reconstrucción del valor de la cadena de la industria de la comunicación. El concepto de "motor de fotón" propuesto por Huawei integra diodos láser, fotodetectores y chips DSP en un solo paquete, reduciendo el consumo de energía de módulos ópticos 6G en un 50% y reduciendo su tamaño a uno -} tercio de los productos 5G. Este nivel de innovación del sistema transforma los diodos de un centro de costos a un centro de creación de valor, y se espera que para 2030, los diodos finales -} representarán más del 15% del costo de la lista de las estaciones base 6G.
En el nivel de configuración estándar, 3GPP ha incluido el "Protocolo de interfaz de diodo inteligente" en la especificación de la versión 6G R18, lo que requiere que los diodos admitan la conmutación dinámica de al menos 16 modos de trabajo. Esto ha llevado a los gigantes internacionales, como en Semiconductor y ROHM, acelerar el diseño de las líneas de productos de diodos programables, y se espera que el primer chip de diodo inteligente que cumpla con el estándar 6G se lanzará en 2026.

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