영국의 연구 중심 대학인 브리스톨 대학이 GaN 기반 RF 전력 증폭기를 더 빠르고 강력하고 안정적으로 만들어 6G 전송을 엄청나게 가속화하는 기술을 발표했다.
Nature Electronics 저널에 게재된 이 획기적인 기술은 다중채널 GaN 트랜지스터의 래치 효과를 사용하여 RF 소자의 성능을 더욱 향상시켰다.
브리스톨 대학 물리학 교수이자 공동 주저자인 마틴 쿠발에 따르면, 새로운 GaN 기반 아키텍처는 방대한 양의 데이터 통신과 전송을 더욱 용이하게 만들어 원격 진단 및 수술, 고급 운전자 지원 시스템, 가상 교실 등의 분야에서 6G 개발을 촉진하게 된다.
래칭 조건에서 드레인 전류는 오프 상태 값에서 높은 온 상태 값으로 급격히 변하는대 이 변화의 기울기는 10년당 60mV 미만이다. 래칭 조건은 가역적이고 성능 저하가 없다.
연구진은 이 조건이 트랜지스터의 트랜스컨덕턴스 특성을 향상시켜 RF 전력 증폭기의 선형성과 전력을 향상시킬 수 있음을 보여주었다. 이 소자는 100nm 미만의 측면 핀을 사용하여 소자를 통과하는 전류 흐름을 제어하는 병렬 채널을 가지고 있다.
여기에 적용된 초격자 성벽 전계 효과 트랜지스터(SLCFET)라는 소자 기술은 100nm 미만의 폭을 가진 1,000개 이상의 핀이 전류 구동을 지원한다. SLCFET는 75GHz~110GHz에 해당하는 W-대역 주파수 범위에서 가장 높은 성능을 보였지만 그 원리는 아직 밝혀지지 않았다.
연구팀은 시뮬레이터를 사용하여 관찰 결과를 더욱 검증하기 위해 3D 모델을 개발했다. 다음 과제는 실제 적용을 위한 래치 효과의 신뢰성 측면을 연구하는 것이었다. 장기간에 걸친 엄격한 소자 테스트 결과 래치 효과가 소자의 신뢰성이나 성능에 부정적인 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
이러한 신뢰성을 뒷받침하는 핵심 요소는 각 핀 주위에 얇은 유전체 코팅 층이 있다는 것이 발견되었다. 래치 효과는 여러 응용 분야에 활용될 수 있으므로 연구의 다음 단계는 장치의 전력 밀도를 더욱 높여 더욱 높은 성능을 제공하고 더 넓은 사용자에게 서비스를 제공하는 것이다. 업계 파트너들도 이러한 차세대 소자를 조만간 상용 시장에 출시할 것으로 보인다.
