Гонка за 6G набирает обороты, и ключевым вызовом становится создание компактных и эффективных компонентов для работы на высоких частотах. Ученые из Китая и Гонконга представили прорывное решение — новый тип радиоволновых фильтров на основе сдвиговых поверхностных акустических волн (SV-SAW), которые можно производить на кремниевой подложке. Эти фильтры работают в диапазоне выше 6 ГГц, критически важном для 6G, и обеспечивают минимальные потери сигнала, высокую четкость и широкую полосу пропускания.

Современные беспроводные технологии — от ИИ до интернета вещей — требуют перехода на более высокие частоты. Оптимальным вариантом считается диапазон 7–15 ГГц: он сочетает скорость и дальность связи. Но существующие фильтры либо слишком громоздкие, либо теряют эффективность на таких частотах. Тонкопленочные аналоги сложны в массовом производстве. Новые SV-SAW-фильтры решают эти проблемы: они компактные, надежные и дешевые в изготовлении.

Исследователи использовали ниобат лития с особыми пьезоэлектрическими свойствами, что позволило добиться высокой энергоэффективности. Дополнительные слои диоксида кремния и поликристаллического кремния улучшили температурную стабильность. В тестах фильтры показали частоту до 8,63 ГГц, потери сигнала всего 1,47 дБ и полосу пропускания 373 МГц. Они сохраняли работоспособность при перепадах температуры и подходят для массового производства.

Пьезоэлектрический эффект — свойство некоторых материалов (например, ниобата лития) генерировать электричество при механическом воздействии и наоборот. Именно это позволяет преобразовывать радиосигналы в акустические волны и обратно в фильтрах.

Результаты опубликованы в издании Microsystems & Nanoengineering.

Почему это важно

• Фильтры можно встроить в смартфоны, роутеры и базовые станции 6G.
• Они совместимы с текущими полупроводниковыми технологиями, что ускорит внедрение.

Наша разработка доказывает, что миниатюрные высокочастотные фильтры могут быть и мощными, и доступными, — говорит профессор Чэнцзе Зуо.

Это исследование закрывает важный технологический пробел. Современные фильтры либо не справляются с высокими частотами, либо требуют дорогих материалов. Новый подход позволяет:

• Уменьшить энергопотребление устройств.
• Снизить стоимость компонентов для 6G.
• Упростить производство за счет использования кремния.

В перспективе это ускорит оборот 6G и сделает устройства дешевле.

Хотя результаты впечатляют, исследователи не указали, как фильтры поведут себя в реальных условиях при длительной нагрузке. Также неясно, как скажутся на качестве сигнала микродефекты при массовом производстве.

Ранее ученые успешно испытали измерение излучения мобильников и базовых станций.