Будущие смартфоны могут стать тоньше и энергоэффективнее благодаря новой технологии, использующей поверхностные акустические волны

Инженеры из Университета Колорадо в Боулдере, Университета Аризоны и Национальной лаборатории Сандия разработали устройство, способное генерировать на поверхности микрочипа мощные акустические вибрации, аналогичные сейсмическим волнам. Новая технология, получившая название «фононный лазер», призвана заменить громоздкие электронные компоненты в смартфонах и системах связи, сделав их компактнее и энергоэффективнее.

Как сообщается в исследовании, опубликованном в журнале Nature, новая разработка использует поверхностные акустические волны (ПАВ). По своей физике они напоминают волны, распространяющиеся по земной коре во время землетрясений, но в микроскопическом масштабе и с частотами, необходимыми для работы современной электроники.

В основе устройства лежит гибридная конструкция: на кремниевую подложку нанесен слой ниобата лития (пьезоэлектрический материал, преобразующий электричество в вибрации) и слой полупроводника. Пропуская ток через эту структуру, инженеры добились эффекта усиления акустических колебаний, создав аналог лазера, который вместо света излучает звук (фононы).

Ключевые особенности разработки:

• Интеграция. Современные смартфоны используют десятки фильтров на базе ПАВ для очистки радиосигнала от шума, но эти компоненты сложно интегрировать в единый чип с процессором. Новый «фононный лазер» решает эту проблему, позволяя объединить обработку сигнала и его фильтрацию на одной микросхеме.
• Эффективность. Технология обещает значительно снизить энергопотребление беспроводных модулей, что критично для развития сетей 6G и «Интернета вещей».
• Точность. Устройство позволяет генерировать стабильные волны сверхвысокой частоты, необходимые для точной передачи данных.

«Мы создали устройство, которое работает как лазерная указка, но вместо фотонов оно генерирует механические вибрации на поверхности чипа», — пояснил ведущий автор исследования Мэтт Эйхенфилд. По словам ученых, это «последняя деталь пазла», необходимая для создания полностью интегрированных акустоэлектронных схем, которые в будущем заменят традиционные транзисторные решения в задачах обработки радиосигналов.

Ожидается, что коммерческое внедрение технологии позволит производителям электроники уменьшить габариты устройств при сохранении их производительности.

Источник: livescience.com