Minúsculos interruptores de memória prometem reduzir o tamanho de chips de radiofrequência para 5G e 6G
Pesquisadores desenvolveram minúsculos interruptores de memória capazes de operar em frequências de até 100 gigahertz, abrangendo as faixas utilizadas pelo 5G e aquelas em estudo para o futuro 6G. Esses componentes, construídos a partir de uma camada ultrafina de nitreto de boro hexagonal — um material bidimensional —, são aproximadamente 25 mil vezes menores do que os interruptores de radiofrequência convencionais. A descoberta representa um avanço significativo para a indústria de telecomunicações, que enfrenta o desafio crescente de acomodar um número cada vez maior de componentes em espaços cada vez mais reduzidos.
Os telefones celulares atuais lidam com uma quantidade de sinais e serviços sem fio muito superior à das gerações anteriores. O mesmo fenômeno ocorre com os equipamentos sofisticados que sustentam as redes móveis, como as estações rádio-base, e com tecnologias emergentes como os veículos autônomos. Dentro desses sistemas, os interruptores de radiofrequência funcionam como controladores de tráfego, permitindo a passagem dos sinais ou bloqueando-os conforme a necessidade, garantindo o roteamento adequado das comunicações.
Sistemas baseados no 5G e, futuramente, no 6G podem demandar entre 50 e mais de 100 interruptores de radiofrequência. A acomodação de um volume tão elevado desses componentes em um único chip tende a aumentar significativamente o tamanho, o custo e o consumo de energia do dispositivo. É exatamente nesse cenário que os novos interruptores baseados em nitreto de boro hexagonal surgem como uma solução promissora, oferecendo dimensões extremamente reduzidas sem comprometer a funcionalidade necessária para o processamento dos sinais.
Os interruptores desenvolvidos pelos pesquisadores utilizam uma fina camada de nitreto de boro hexagonal posicionada entre eletrodos de ouro, formando um componente capaz de comutar sinais em altas frequências. A construção atom-a-átomo desse material permite que o interruptor ocupe uma área drasticamente inferior à dos interruptores tradicionais, abrindo caminho para a miniaturização dos chips de radiofrequência. Os testes realizados mostraram que os interruptores conseguem operar de forma eficaz nas faixas de frequência utilizadas atualmente e naquelas projetadas para as próximas gerações de redes móveis.
Reduzir o tamanho dos interruptores, no entanto, não foi o único desafio enfrentado pela equipe de pesquisa. Os cientistas também precisaram garantir que os novos componentes fossem compatíveis com a eletrônica de controle já existente nos chips atuais. Essa integração é fundamental para que a tecnologia possa ser adotada sem exigir uma reformulação completa da arquitetura dos dispositivos de radiofrequência, facilitando sua incorporação na cadeia de produção da indústria de semicondutores.
O interruptor do tipo série obteve o melhor desempenho registrado nos testes, demonstrando a viabilidade técnica da abordagem. A capacidade de operar até 100 gigahertz coloca esses componentes em uma posição estratégica para as futuras demandas de comunicação sem fio, especialmente diante da expectativa de que o 6G explore faixas de frequência ainda mais altas do que as utilizadas pelo 5G. A combinação de tamanho reduzido, desempenho em altas frequências e compatibilidade com a eletrônica existente torna essa tecnologia um forte candidata a transformar o desenho de chips de radiofrequência nos próximos anos.
Em suma, o desenvolvimento desses interruptores de memória ultracompactos baseados em nitreto de boro hexagonal ataca diretamente um dos principais gargalos da evolução das redes móveis: a necessidade de abrigar cada vez mais componentes de radiofrequência em espaços menores, sem elevar custos ou consumo de energia. Com a capacidade de operar em frequências que cobrem tanto o 5G quanto o 6G, e dimensões cerca de 25 mil vezes inferiores às dos interruptores convencionais, a tecnologia aponta para um futuro em que dispositivos móveis, estações-base e sistemas autônomos poderão ser mais eficientes e compactos, mantendo a qualidade do processamento de sinais em altas frequências.
