盧偉冰長(zhǎng)文解析K60至尊版 對(duì)Redmi有著里程碑式的意義
在今天的Redmi后性能時(shí)代戰(zhàn)略發(fā)布會(huì)結(jié)束之后，Redmi總經(jīng)理盧偉冰又帶來了一篇長(zhǎng)文，詳解了為什么 Redmi 要開啟后性能時(shí)代？為什么選擇和 MediaTek、Pixelworks 深度合作？以及后性
人們一直在嘗試使用更高端的電磁頻譜并發(fā)揮其帶寬潛力，而首當(dāng)其沖的自然就是利用太赫茲頻段開展大規(guī)模應(yīng)用，比如用于尚處萌芽中的6G標(biāo)準(zhǔn)。業(yè)界一般認(rèn)為，該頻段的范圍為0.1～10THz(3000～30μm)，介于毫米級(jí)射頻和紅外頻率之間。
自由空間(無任何多徑傳播的空間)中，1THz信號(hào)的波長(zhǎng)為300μm，周期為1ps。需要注意的是，太赫茲頻段還有其他幾個(gè)名稱，如亞毫米、遠(yuǎn)紅外線和近毫米波(這么多的叫法有時(shí)候的確會(huì)讓人感到有些困惑)。
為太赫茲頻段開發(fā)元器件極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)檫@類器件將工作在一個(gè)特殊的頻段中，該頻段位于通常的射頻能量域(“電子”)的最高端之上方，到極為不同的光能域(“光子”)之下方，具體如圖1所示。雖然所有頻譜在理論上都受麥克斯韋方程的約束，但現(xiàn)實(shí)應(yīng)用和面臨的實(shí)際問題使得這段頻譜與其它頻譜有很大不同。
圖1：電磁波譜是連續(xù)的。不過，介于“射頻”和光學(xué)之間的這一頻段，即業(yè)界通常所說的太赫茲頻段，卻具有一些獨(dú)特的特征和挑戰(zhàn)性。資料來源：捷克科學(xué)院物理研究所電介質(zhì)部
太赫茲頻段已經(jīng)在一些特殊應(yīng)用中得到了一定的使用，比如可以看到表面下方或穿過墻壁的掃描儀，甚至是一些醫(yī)療應(yīng)用。但由于校準(zhǔn)和其他問題，這些系統(tǒng)都很復(fù)雜，成本也很高，而且還難以使用。因此，從許多方面看，太赫茲頻段都是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性和挑剔的頻段。不過，凡事皆有兩面。
開發(fā)所需的太赫茲元器件，有兩種主要解決方案。一種方案是繼續(xù)縮小現(xiàn)有的高吉赫茲有源和無源元器件，但對(duì)這一方案在物理學(xué)、材料學(xué)、以及現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，都遭遇到了很大的阻力。另一種方案是增大固態(tài)片上光學(xué)元器件的工作波長(zhǎng)，從上方進(jìn)入該頻段。
前一種方案的成功可能性非常有限，而后一種方案則稍好一些。但不管是哪種方案，都非常艱難，進(jìn)展甚微；而且如何解決所需的測(cè)試問題，也是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。
現(xiàn)在，第三種方案正在獲得越來越多研究者的青睞，并獲得了一些成功。這種方案就是采用已經(jīng)在一些光學(xué)元器件中使用的超材料器件(metadevice)。這種超器件利用的是微觀級(jí)別的射頻場(chǎng)，因此具有優(yōu)異的電子特性。其中大部分的物理制造，利用的都是高端半導(dǎo)體技術(shù)，但基板使用的是鈮酸鋰等材料。
這些深亞波長(zhǎng)尺寸的超器件，在集合式電磁相互作用的靜電控制基礎(chǔ)上工作，可以作為控制傳統(tǒng)器件(比如二極管和晶體管)中電流的一種替代產(chǎn)品。這些超材料可以提供自然界中沒有的功能，例如以意想不到的方式使光線彎曲的能力。光學(xué)超材料通常采用具有重復(fù)圖案的結(jié)構(gòu)，其尺寸小于受它們影響的光波長(zhǎng)。
瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院(ETHZurich)向業(yè)界展示了所取得的進(jìn)展，以及他們的解決方案(見發(fā)表在《自然》雜志上的文章《用于太赫茲應(yīng)用的電子超器件》)。他們的策略成就了一類新的電子器件，這些器件具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過10THz的截止頻率，創(chuàng)紀(jì)錄的高電導(dǎo)值，極高的擊穿電壓和皮秒級(jí)的開關(guān)速度，而這些都是相關(guān)器件和電路的關(guān)鍵要素。
所開發(fā)的結(jié)構(gòu)尺寸，比他們之前開發(fā)的用于控制的波浪集合式電磁相互作用結(jié)構(gòu)還要小。他們?cè)谝粋€(gè)由氮化鎵和氮化銦制成的半導(dǎo)體上，成功蝕刻出了亞波長(zhǎng)間距的接觸超結(jié)構(gòu)圖案。通過控制器件內(nèi)部的電場(chǎng)，這些超結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生自然界中無法實(shí)現(xiàn)的卓越特性(見圖2)。
圖2：與先進(jìn)的物理學(xué)概念不同，超結(jié)構(gòu)提供了一種在深亞波長(zhǎng)級(jí)別上，對(duì)集合式電磁相互作用結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜電控制的方法。資料來源：ResearchGate
接下來是如何對(duì)該器件進(jìn)行測(cè)試。他們通過測(cè)試給出了0.75-1.1THz頻段內(nèi)的復(fù)合散射參數(shù)(見圖3)。
圖3：利用一個(gè)看似簡(jiǎn)單、但實(shí)際卻極其復(fù)雜的測(cè)試方案，來評(píng)估0.75-1.1THz頻段的性能。資料來源：ResearchGate
除了器件表征外，他們還將連續(xù)波(CW)太赫茲信號(hào)注入了圖4所示調(diào)制器的右側(cè)端口。反射波是太赫茲載波上的數(shù)據(jù)信號(hào)，用相干接收器進(jìn)行接收。由于接收到的是具有四個(gè)不同載波頻率的調(diào)制信號(hào)，因此通道之間的串?dāng)_幾乎為零。
圖4：該團(tuán)隊(duì)還搭建了一個(gè)調(diào)制器，可以處理四個(gè)間距極小的載波、并具有最低的串?dāng)_。資料來源：ResearchGate
另外，圖4所示結(jié)果也表明，在大規(guī)模通信網(wǎng)絡(luò)中，超器件調(diào)制器也具有超密集分配通道的潛力。
(參考原文：metadevices-may-fill-the-terahertz-component-gap）
本文為《電子工程專輯》2023年9月刊雜志文章，版權(quán)所有，禁止轉(zhuǎn)載。點(diǎn)擊申請(qǐng)免費(fèi)雜志訂閱
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