Переключатели с памятью могут сделать радиочипы 5G и 6G в тысячи раз компактнее

Команда Национального университета Сингапура встроила в рабочие радиочастотные микросхемы переключатели размером всего 2 на 2 микрометра. Они сохраняют состояние без постоянного питания и работают на частотах до 100 ГГц.

Современным радиомодулям требуется всё больше переключателей: если в системе 2G их было около четырёх, то оборудование 5G и будущего 6G может использовать от 50 до более чем 100. Обычные транзисторные и диодные элементы занимают заметную площадь и требуют энергии для поддержания выбранного режима.

Новый элемент представляет собой мемристивный радиочастотный переключатель. Слой гексагонального нитрида бора толщиной около восьми нанометров помещён между золотыми электродами. Короткий импульс создаёт или разрушает нанометровый проводящий канал, после чего сопротивление сохраняется без непрерывного питания.

Площадь одного элемента — 2 на 2 микрометра. Указанные в исследовании традиционные переключатели занимают не менее 0,1 квадратного миллиметра, то есть примерно в 25 тысяч раз больше. Команда разместила новые элементы в верхних слоях уже изготовленного чипа из нитрида галлия, не меняя находящуюся ниже транзисторную схему.

В демонстрационных микросхемах переключатели регулировали уровень сигнала, выбирали маршрут его прохождения и сдвигали полосу фильтра на 6 ГГц. Рабочий диапазон достигал 100 ГГц, а лучший последовательный элемент пропускал около 93% мощности сигнала.

До серийного применения ещё далеко: лучший образец выдержал 3250 циклов, а часть устройств выходила из строя значительно раньше. Исследователям предстоит повысить долговечность и упростить нанесение материала на готовые чипы. Работа опубликована в Nature: DOI 10.1038/s41586-026-10761-8.