Esquemas de dispositivos e imágenes con caracterización del material. Crédito: Ciencia avanzada (2025). Doi: 10.1002/advs.202501989
Un equipo de investigación afiliado a UNIST ha presentado un nuevo dispositivo semiconductor optimizado para la era 6G de próxima generación y la conducción autónoma, ofreciendo un bajo consumo de energía y una operación no volátil. Este dispositivo innovador también se puede integrar en circuitos de filtro variable capaces de ajustar la banda de frecuencia central, allanando el camino para equipos de comunicación más compactos y de eficiencia energética.
Dirigido conjuntamente por el profesor Myungsoo Kim del Departamento de Ingeniería Eléctrica y el Profesor Tae-Sik Yoon de la Escuela de Graduados de Ingeniería de Materiales y Dispositivos de Semiconductores en UNIST, el equipo anunció el desarrollo de interruptores de radiofrecuencia no volátil (RF) basados en óxido de vanadio (VOX) para los sistemas de comunicación de la próxima generación. El papel es publicado en ciencia avanzada.
Los interruptores de RF son componentes de semiconductores esenciales en sistemas modernos de comunicación inalámbrica, como sistemas autónomos, teléfonos inteligentes, VR y AR. Controlan el flujo de señales de alta frecuencia dentro de los circuitos conectando o desconectando vías específicas, permitiendo un enrutamiento de señal confiable.
El interruptor de RF recientemente desarrollado funciona sin potencia en espera, funcionando de manera efectiva en bandas de alta frecuencia adecuadas para comunicaciones de alta velocidad y alta capacidad. Esto es posible gracias a su estructura de memristor, un dispositivo que puede retener su estado de resistencia incluso cuando se enciende, debido a sus propiedades no volátiles.
Esta característica permite que el interruptor mantenga su estado establecido sin consumir energía en espera, reduciendo significativamente el consumo de energía. Además, la velocidad de conmutación de resistencia del Memristor está en el orden de unos pocos nanosegundos, lo que permite la conmutación rápida de encendido/apagado y minimizando los retrasos en el procesamiento de la señal.
Las pruebas experimentales demostraron que el dispositivo puede manejar señales de alta frecuencia de hasta 67 GHz, manteniendo una baja pérdida de inserción (por debajo de 0.46 dB) en el estado ON y alto aislamiento (superior a 20 dB) en el estado fuera del estado. La pérdida de inserción más baja y la mayor aislamiento corresponden directamente a una mejor calidad de comunicación.
Las simulaciones indicaron además que el dispositivo podría funcionar a frecuencias de hasta 4.5 THz, lo que representa la mayor frecuencia de corte reportada entre los interruptores de RF a base de óxido hasta la fecha.
El equipo de investigación también desarrolló un filtro de paso de banda sintonizable que utiliza este interruptor de RF. Este circuito electrónico permite que la frecuencia central se ajuste dentro de un rango de aproximadamente 600 MHz. Tal filtro multiband simplifica el diseño del circuito y reduce el tamaño, lo que lo hace altamente adecuado para dispositivos de comunicación inalámbrica de alta integración.
El profesor Kim Myungsoo declaró: “El interruptor de RF basado en Memristor demuestra el potencial de realizar los frontales compactos de RF que combinan la selectividad de frecuencia con la eficiencia energética. Este desarrollo podría servir como un componente fundamental para los sistemas de comunicación inalámbrica de próxima generación”.
Más información: Dabin Seo et al, interruptores de radiofrecuencia no volátiles basados en Vox para filtros reconfigurables, ciencia avanzada (2025). Doi: 10.1002/advs.202501989
Proporcionado por el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan
Cita: el interruptor de RF de baja potencia y no volátil promete comunicaciones de vehículos autónomos de baja potencia (2025, 7 de julio) Recuperado el 7 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-power-nonvolatile-rf-energynergyeficiente.html
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