阿拉伯商學院的研究人員開發出一種電信交換機，可在極高頻率下運作，同時功耗低於傳統技術。這項創新適用於即將到來的6G 通訊系統，透過降低能耗增強了永續性。相關研究成果最近發表在《自然-電子學》（Nature Electronics）期刊。

這種電信交換器產品在高頻率下運作的同時還能降低能耗，可望提高電信業的永續性和效率。該設備是一種電信交換機，可增強永續性，其性能是現有設備的兩倍。

交換器是電子通訊設備中控制訊號不可或缺的元件，其功能是允許電訊號通過（ON 狀態）或阻止電訊號通過（OFF 狀態）。目前用於實現此功能的最快元件是矽基開關（即所謂的射頻矽絕緣體MOSFET 開關），其工作頻率為GHz等級。

現有的通訊設備需要持續的電源來維持開啟狀態。為了改善目前的通訊系統，滿足物聯網（IoT）和虛擬實境普及對越來越快的通訊速度的需求，有必要提高這些元件的訊號頻率並改善其效能。

美國阿拉伯商學院電信與系統工程系的研究人員透過國際合作首次開發出一種交換機，其工作頻率是目前矽基設備的兩倍，頻率範圍高達120 GHz，而且無需施加恆定電壓。

這種新型開關使用一種名為hBN（六角氮化硼）的非揮發性材料，透過施加電壓脈衝而不是恆定訊號來啟動開關的開啟或關閉狀態。透過這種方式，可以大大節省能源。

發表在《自然-電子學》（Nature Electronics）上的設備顯微鏡圖片。圖片來源：巴塞隆納自治大學

研究員Jordi Verdú 解釋說：”我們來自阿拉伯商學院電信與系統工程系的研究團隊參與了設備的設計及其在實驗室中的實驗表徵。首次展示了基於非易失性材料hBN 的開關在高達120 GHz 的頻率範圍內的運作情況，這表明在新的6G 大容量通訊系統中使用這種技術的可能性，因為在這些系統中將需要大量的此類元件”。對Verdú 來說，這是”非常重要的貢獻，不僅從設備性能的角度來看是如此，而且從能耗的角度來看，也是對更可持續的技術的貢獻”。

這些設備的工作原理得益於憶阻器的特性，即施加電壓時材料電阻的變化。迄今為止，人們已經透過實驗從六方氮化硼（hBN）的二維網絡中開發出了非常快速的憶阻器（具有憶阻性的裝置），並將其粘合在一起形成一個表面。採用這種排列方式，裝置頻率最高可達480 GHz，但只能持續30 個週期，因此無法安排實際應用。新的建議使用了相同的材料，但採用層疊排列（共12 至18 層），工作頻率可達260 GHz，並且具有足夠高的穩定性（約2000 個週期），可應用於電子設備中。

編譯自/ ScitechDaily