Komponenter

IBM Nanoteknologi kan forbedre mobiltelefoner

The Third Industrial Revolution: A Radical New Sharing Economy

The Third Industrial Revolution: A Radical New Sharing Economy
Anonim

Nanoteknologi kan en dag utvide mobiltelefonens rekkevidde mens batteriet blir bedre hvis en prototype-transistor fra IBM kommer til markedet.

Forskere ved selskapet bruker nanoteknologi til å bygge en fremtidig generasjon trådløse transceivere som er mye mer følsomme enn de som er funnet i telefoner i dag. De vil også bli laget med et billigere materiale, ifølge IBM. Fangsten er at de nye sjetongene trolig ikke vil gjøre det til forbrukerens hender i ytterligere fem eller ti år.

Forskerne, sponset av DARPA (det amerikanske forsvarsforskningsprosjektet Agency), har bygget prototype-transistorer med den nye materiale, kalt grafen. Det er en form for grafitt som består av et enkelt lag med karbonatomer som er arrangert i et bikakemønster. Grafens struktur gjør det mulig for elektroner å komme igjennom det veldig raskt og gir det større effektivitet enn eksisterende transceiver-chipmaterialer, sier Yu-Ming Lin, en forskningsansatt ved IBM i Yorktown Heights, New York. Prosjektet er en del av DARPAs CERA-program (Carbon Electronics for radiofrekvensapplikasjoner).

[Videre lesing: De beste Android-telefonene for hvert budsjett.]

IBM annonserte torsdag forskerne har oppnådd en frekvens på 26 GHz på prototype-grafen-transistorer. Transistorene som ble brukt i testen hadde en portlengde på 150 nanometer, og forskerne sikter på en 50 nm gate lengde som vil tillate frekvenser over 1 THz.

Disse frekvensene ligger langt over det mobilnettet bruker i dag. Det kan være militære og medisinske bruksområder for frekvenser over 1 THz, for eksempel å se skjult våpen eller å lage medisinsk bildebehandling uten å bruke skadelige røntgenstråler, sa Lin. I motsetning til en røntgen ville frekvensene i terahertz-området være lavere enn frekvensen av synlig lys, så det ville ikke ha de samme strålingsfare, sa han. Men ved konvensjonelle frekvenser kunne grafenbaserte transceivere gjøre begge mobiltelefoner og basestasjoner mer følsomme og bedre i stand til å hente svake signaler. Nøkkelen er signal-til-støy-forhold, eller å kunne skille radiosignalet fra de andre bølgene rundt den. På en gitt avstand kan en telefon med et bedre signal / støyforhold bedre utnytte signalet som er tilgjengelig fra nærmeste celletårn. En mer sensitiv telefon kan til og med fungere i områder der dagens telefoner ikke kan, sa Lin. I tillegg bruker graphene-chips mindre strøm enn dagens mobiltelefonradioer, slik at batteriene kan vare lenger, sier Lin.

Flere spesialmaterialer har blitt brukt i høyfrekvente radioer, blant annet galliumarsenid, germanium og indiumfosfid. Graphene er et billigere alternativ som kunne operere ved høyere frekvenser enn de, sa han. Det er et todimensjonalt stoff som er laget av karbon, som Lin sammenlignet med en uåpnet nanorør.

Mobiltelefon beslutningstakere forsøker definitivt å gi brukerne bedre signaler og lengre batterilevetid, samt å redusere kostnader, sa Gartner analytiker Stan Bruederle. Faktisk blir mobiloperatørene tvunget til å sette opp flere basestasjoner for å komme nær nok til abonnenter til å levere de høye datahastighetene de leter etter, med 3G-tjenester (tredje generasjon). Mer sensitive radioer kan lette den byrden. Men det er ingen garanti for at de hopper på grafenbrikker som den beste løsningen, sier Bruederle.

En gjeldende trend er å bruke eksisterende CMOS (komplementær metalloksid halvleder) -teknologi for transceivere og integrere dem med andre mobiltelefonkomponenter i en chip. Dette reduserer kostnadene gjennom både integrering og bruk av en høyvolumspotsteknologi, sa Bruederle. Konkurrerer mot den slags prosess, ville grafen trolig ikke gjøre det til markedet i nærmere 10 år, sa han.

"Det er klart at CMOS begynner å møte noen utfordringer" for å fortsette å nå høyere ytelse, sa Bruederle. "Men ingeniører er utrolig nyskapende. Det er et bevegelig mål."

(Ytterligere rapportering av Agam Shah i San Francisco.)