חדשות: מיקרואלקטרוניקה
1 ספטמבר 2021
בתחרות החדשנות 'אלקטרוניקה לחיסכון באנרגיה טכנולוגית מידע ותקשורת' שהושקה על ידי משרד החינוך והמחקר הפדרלי הגרמני (BMBF), מכון Fraunhofer IAF (המכון לפיזיקה יישומית של מצב מוצק, בפרייבורג) ו- IIS (המכון למשולב Circuits, מ-Erlangen), יחד עם אוניברסיטת פרייבורג/INATECH, זכו במקום השני (מתוך עשרה צוותי מחקר) עם הצעת הפרויקט המשותפת שלהם 'EdgeLimit - הערכת כוח אלקטרוניקה במערכות ענן אדג' מודרניות'. קונסורציום הפרויקט ממומן על ידי משרד החינוך והמחקר הפדרלי של גרמניה (BMBF) כדי לממש את הפתרון שלהם עבור תחנות בסיס רדיו ניידות לחסכון באנרגיה.
במטרה לקדם פתרונות חדשניים לטכנולוגיות מידע ותקשורת חסכוניות באנרגיה (ICT), השיקה ה-BMBF בשנה שעברה את תחרות החדשנות 'אלקטרוניקה לחיסכון באנרגיה' כחלק מיוזמת 'תקשוב ירוק' בתוכנית הפעולה שלה 'נטירליך'. .דיגיטלי.נחלתיג.' (אבן בניין של תוכנית הגנת האקלים של ממשלת גרמניה הפדרלית לשנת 2030). לאחר הזכייה במקום השני, EdgeLimit תקבל מימון בלעדי מה-BMBF למימוש הפרויקט. כל שלושת הצוותים הזוכים יכולים כעת להגיש את פרויקט המחקר שלהם שתוכנן בתחרות ל-BMBF לצורך מימון נוסף ויקבלו 12 מיליון אירו למטרה זו.
תמונה: למגברים בתדר גבוה המבוססים על אלומיניום סקנדיום ניטריד (AlScN) יש פוטנציאל לשפר משמעותית את צפיפות ההספק והיעילות של מגברים בתדר גבוה בתחנות בסיס 5G. © Fraunhofer IAF
"צריכת המשאבים של קידום הדיגיטציה מקבלת ממדים גדולים יותר ויותר. עלינו להבטיח באמצעות מחקר ופיתוח שהדיגיטציה תהפוך לחלק מהפתרון במאבק בשינויי האקלים ולא לחלק מהבעיה", קובעת שרת המחקר הפדרלית, אנג'ה קרליצ'ק. זה נכון במיוחד לגבי טכנולוגיות מידע ותקשורת, שיצטרכו להיות הרבה יותר חסכוניות באנרגיה בעתיד. טכנולוגיות מפתח חדשות ושינוי בחשיבה לכיוון דרישות ביצועים מבוססות ביקוש נחוצים עבור ICT, כך מעריכים.
בפרויקט המקדים עטור הפרסים שלהם, קונסורציום EdgeLimit חקר טכנולוגיות חדשניות של מוליכים למחצה וגישות לקראת מערכות אנטנות תקשורת ניידות חסכוניות יותר באנרגיה. מערכות תקשורת ניידות חדשות משיגות עליות אדירות בקצבי הנתונים, אך יש להפחית את צריכת האנרגיה של מערכות אלו לפחות באותה מידה.
EdgeLimit מציגה קונספט לשימוש במוליכי הספק חדשים עבור מגברים בתדר גבוה בתחנות בסיס 5G עבור טווח התדרים החדש של גל מילימטרים ב-26-34GHz מבוסס על אלומיניום סקנדיום ניטריד (AlScN). ההערכות הן שהפרויקט מציע לא רק חיסכון פוטנציאלי עצום בצריכת אנרגיה ו-CO2 פליטות אלא גם רמה יוצאת דופן של חדשנות בתחום האלקטרוניקה בתדר גבוה, עם מינוף גדול למיקרו-אלקטרוניקה בגרמניה. הדבר בא לידי ביטוי בהשתתפות המשמעותית של התעשייה בשלב השני של הפרויקט, בשיתוף פעולה מתוכנן עם Nokia Bell Labs, United Monolithic Semiconductors GmbH, Deutsche Telekom AG (שייכת) ו-Nokia Solutions and Networks GmbH & Co KG.
מגברי אנטנה יעילים יותר
למערכות ICT מודרניות ברשת יש יותר ויותר יכולות לאיסוף ועיבוד מידע בקצה הרשת בנוסף לתשתיות עיבוד הנתונים המרכזיות (ענן) וכן מערכות להעברת נתונים בין ענן לקצה. "המטרה שלנו היא לממש מערכת אנטנה שלמה, מה שנקרא ראש רדיו מרוחק (RRH), אשר יאפשר שידור יעיל יותר באנרגיה בטווח הגלים המילימטריים של 5G תוך הפחתת הפסדים בחצי בו-זמנית", אומר רכז הפרויקט Rüdiger Quay, סגן מנהל Fraunhofer IAF ופרופסור לאלקטרוניקה בתדר רדיו חסכוני באנרגיה.
"אנחנו עובדים, למשל, על פתרונות קצה חכמים שלוקחים בחשבון את צריכת האנרגיה במהלך שלב התכנון ומצמצמים אותה למינימום", אומר פרופסור אלברט הוברגר, מנהל Fraunhofer IIS. על ידי התבוננות בצריכת האנרגיה של יחידות הרדיו (אנטנות MIMO מאסיביות) בתעשיית ה-5G Testbed Industry 4.0 ב Fraunhofer IIS, ניתן לבנות ולבדוק מערכות ענן חסכוניות באנרגיה, מבוזרות ומאובטחות.
שותפי הפרויקט משתמשים במוליך למחצה הכוח החדש AlScN כדי לפתח רכיבים פורצי דרך בתדר גבוה. "לטכנולוגיית המוליכים למחצה שאנו רודפים אחריה, איתה כבר צברנו ניסיון רב ב-IAF, יש פוטנציאל להגדיל מהותית את יעילות ההספק במעגלים משולבים (MMICs) באמצעות התאמה טובה יותר, רווח גבוה יותר וצפיפות הספק גבוהה יותר", אומר Quay. בשל יכולת נשיאת הזרם הגבוהה שלו, AlScN מאפשר יתרונות משמעותיים על פני מוליכים למחצה מבוססים כגון סיליקון, גליום ארסניד (GaAs) ו-AlGaN/GaN. בהתבסס על חומר זה, EdgeLimit שואפת להכפיל לפחות את יעילות ההספק ברמת המגבר בתדרים סלולריים חדשים וכן להפחית בחצי הפסדים בממירי הספק.
תקשוב אינטליגנטי ומכוון ביקוש
אלקטרוניקה חסכונית יותר באנרגיה לבדה אינה יכולה להתמודד עם צריכת האנרגיה הגדלה באופן אקספוננציאלי של ICT. האופק של יעילות אנרגטית פיזית קרוב יותר מזה של תפוקת הנתונים הניתנת למימוש, שצומח מהר יותר ובכך מייצר אפקט ריבאונד. פתרון אחד הוא ניהול מושכל והסתגלני של מערכות תקשורת ניידות, המבטיח שימוש באנרגיה לפי הצורך - גישה בעלת פוטנציאל עצום לחיסכון באנרגיה.
כדי לאפשר ICT חכם, נדרשות ארכיטקטורות אלקטרוניות כוח חדשניות המאפשרות הפעלה וכיבוי של אלקטרוניקה לפי הצורך מבלי לפגוע בזמן השידור של שידורי הנתונים. "ברמת הרשת, יש לחסוך כמויות גדולות של אנרגיה על ידי חיבור חכם של מודולי שידור ואנטנות ברשת עם שליטה לפי דרישה, למשל ברשתות מפעלים כמו יצרנית המוליכים למחצה החדשה של Bosch בדרזדן או להעברת וידאו מהירה למכוניות", אומר רָצִיף. "לצורך זה, אנו מפתחים ב-EdgeLimit את מוצרי האלקטרוניקה בתדר גבוה המסוגלים להיות מחוברים לניהול רשת אינטליגנטי. כי דבר אחד בטוח: בהמשך הפיתוח של ה-ICT, עלינו לתת ליעילות המשאבים לפחות את אותה עדיפות כמו שיפור הביצועים. זו הדרך היחידה להפחית CO2 פליטות ככל שהדיגיטציה מתקדמת".
Fraunhofer IAF טוען לייצור ראשון של MOCVD של שכבות AlScN עבור טרנזיסטורים
חיל האוויר אלקטרוניקה כוח AlScN
מקור: http://www.semiconductor-today.com/news_items/2021/sep/edgelimit-010921.shtml
- &
- 5G
- חֶשְׁבּוֹן
- פעולה
- תעשיות
- אַנטֶנָה
- פעמון
- בוש
- בִּניָן
- קיבולת
- מכוניות
- שינוי
- טענות
- שינוי אקלים
- קרוב יותר
- ענן
- איסוף
- תקשורת
- תקשורת
- תחרות
- צְרִיכָה
- נתונים
- עיצוב
- לפתח
- צעצועי התפתחות
- דיגיטלי
- דיגיטציה
- מְנַהֵל
- אדג '
- חינוך
- יְעִילוּת
- מכשירי חשמל
- פליטות
- אנרגיה
- יעילויות אנרגיה
- בלעדי
- ניסיון
- מפעל
- מהר
- פדרלי
- ממצאים
- ראשון
- במימון
- מימון
- עתיד
- גרמניה
- לגדול
- גדל
- Halving
- ראש
- גָבוֹהַ
- ICT
- להגדיל
- תעשייה
- מידע
- יוזמה
- חדשנות
- חדשני
- IT
- מפתח
- מעבדות
- גָדוֹל
- רמה
- תנופה
- גדול
- ניהול
- סלולרי
- רשת
- רשתות
- רשתות
- נוקיה
- המיוחדות שלנו
- שותפים
- ביצועים
- גופני
- פיסיקה
- כּוֹחַ
- הפקה
- תָכְנִית
- פּרוֹיֶקט
- הצעה
- .
- רדיו
- רכס
- תעריפים
- להפחית
- דרישות
- מחקר
- מחקר ופיתוח
- משאב
- סמיקונדקטור
- סמיקונדקטורס
- משמרת
- חכם
- פתרונות
- מדינה
- הברית
- מערכת
- מערכות
- טכנולוגיות
- טכנולוגיה
- העתיד
- חושב
- זמן
- מאוחד
- אוניברסיטה
- וִידֵאוֹ
- שנה