Новая архитектура акустических чипов позволила смартфонам выдерживать в 12 раз большую мощность
Исследователи из Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) представили архитектуру акустических чипов Layered Acoustic Wave (LAW). Она решает давнюю проблему перегрева и нестабильности при высокой мощности, что открывает путь к более производительным смартфонам и системам связи.
Акустические чипы — ключевые компоненты в смартфонах и базовых станциях. Они преобразуют электромагнитные сигналы в звуковые колебания на гигагерцевых частотах и фильтруют радиосигналы. Из-за того что звук распространяется в 100?000 раз медленнее света, такие чипы позволяют делать высокочастотные системы компактными. Однако долгое время они были ограничены низкой мощностью: при сильной нагрузке возникал перегрев, механическое напряжение и акустомиграция — перемещение атомов металла, вызывающее дефекты.
Инженеры пробовали использовать дорогие теплоотводящие материалы — карбид кремния или алмаз, — но основная зона нагрева оставалась в верхнем слое. Разработка HKUST меняет конструкцию именно этой области. Вместо открытой поверхности они добавили композитный верхний слой из диоксида кремния и толстого слоя аморфного кремния. Он перераспределяет механическое напряжение, отводит тепло и компенсирует температурные изменения, сохраняя стабильность частоты.
В испытаниях новая архитектура показала впечатляющие результаты. При одинаковой мощности стандартный чип типа TF-SAW нагревался до 17,4?°C, а LAW — всего до 5,2?°C. Плотность мощности достигла 36,4 Вт/мм? — в 12,73 раза выше порога контрольного устройства. При температуре ?85?°C показатель вырос до 88,11 Вт/мм? (в 13,85 раза выше). При этом рабочая частота увеличилась примерно на 25%, а потери сигнала снизились примерно на 30%.
Авторы полагают, что технология может стать основой для более мощных радиочастотных фильтров, спутниковой связи со смартфонами, сетей 6G, квантовых акустических устройств и компактных модулей преобразования энергии. Публикация о разработке появилась на портале TechXplore.
