6G-laitteistoteknologiat

6G-verkon ennakoidaan parantavan tiedonsiirron nopeutta, kapasiteettia ja energiatehokkuutta merkittävästi. 6G-verkkoa voidaan käyttää myös havainnointiin, mikä mahdollistaa esimerkiksi sään ennustamisen ja liikenteen ohjauksen sekä tarkemmat sijainninmäärityskyvykkyydet.

Voidaksemme vastata 6G-verkkojen vaatimuksiin ja toteuttaa uusia ominaisuuksia tarvitsemme uusia teknisiä ratkaisuja. Näiden ratkaisujen pohjalta syntyy myös uusia sovelluksia seuraavan sukupolven 6G-tietoliikenteeseen, avaruusviestintään, tutkapohjaisiin havainnointiratkaisuihin sekä metaversumiin.

Digitaalisten palvelujen kasvava kysyntä on johtanut tiedonsiirron ja prosessoinnin energiankulutuksen räjähdysmäiseen kasvuun. Ilman energiatehokkaampia ratkaisuja viestintäverkot kuluttavat tulevaisuudessa merkittävän osan käyttämästämme energiasta. Energiatehokkaat teknologiat, arkkitehtuurit ja ratkaisut ovat keskeisessä asemassa energian kokonaiskulutuksen vähentämisessä ja kestävämpien viestintäjärjestelmien rakentamisessa.

Tarjoamme ainutlaatuisen yhdistelmän 6G-tietoliikenteen materiaali-, teknologia- ja komponenttikehityksen asiantuntemusta. Yhdistämällä osaamisemme maailmanluokan infrastruktuuriin, globaaleihin verkostoihin sekä liiketoimintaymmärrykseen autamme asiakkaitamme koko kehitysketjun läpi käytettävyystutkimuksesta pilotointiin ja ensimmäisiin toteutuksiin.

Pitkäjänteinen tutkimus ja kehitystyö ovat asiantuntemuksemme perusta, ja olemme sitoutuneet huippuluokan viestintäteknologioiden systemaattiseen kehitykseen. Asiakkaillemme tämä tarkoittaa varmuutta ja jatkuvuutta.

Olemme edelläkävijöitä vähäkohinaisten vahvistimien, tehokkaiden taajuussuodattimien ja älykkäiden antennien kehittämisessä. Monet kehittämistämme teknologioista ovat jo kaupallisessa käytössä matkapuhelimissa ja tietoliikenneverkoissa.

RF-suodattimet: 

Suodattimet vaimentavat ei-toivottujen signaalien aiheuttamia häiriöitä käytetyllä taajuusalueella, jolloin eri langattomat järjestelmät ja operaattorit voivat toimia rinnakkain häiritsemättä toisiaan. 

Akustiset RF-suodattimet ovat matkapuhelinten keskeisimpiä komponentteja. Ne tarjoavat erinomaisen signaalinvaimennuksen ja erittäin korkean suorituskyvyn pienessä koossa. Akustiset RF-suodattimet muuttavat RF-signaalin akustiseksi signaaliksi ja takaisin pietsosähköilmiön avulla. 

Me VTT:llä yhdistämme laitesuunnitteluosaamisen huippuluokan materiaalitutkimukseen ratkoaksemme tulevaisuuden teknologisia haasteita. RF-suodattimissamme on erittäin pienet häviöt (Q-arvo tuhansissa). Lisäksi ne tarjoavat erinomaisen signaalinvaimennuksen ja ovat erittäin pieniä (< 1 mm2). 

• Kehitämme RF-suodattimia, mukaan lukien BAW-suodattimia (bulk acoustic wave, BAW) ja integroituja passiivirakenteita (integrated passive devices, IPD). 
  • Signaalin etenemisnopeus pienentynyt kertoimella 1e-5. 
  • Etenemispituus pienentynyt kertoimella 1e-5. 
  • Laitteen koko pienentynyt kertoimella 1e-5. 
  • BAW ~ 1 mm2 vrt. keraaminen ~1 cm2 suodatinta kohti
     

Antennit: 

Tehokkaat ja kooltaan optimoidut antennit ovat langattomien järjestelmien todellisia työjuhtia. 6G-Massive MIMO (multiple input, multiple output) -antenneja käytetään ohjaamaan signaalit haluttuun suuntaan ja auttamaan mahdollisten häiriölähteiden käsittelyssä. Näiden antennien avulla voidaan myös parantaa langattoman järjestelmän kokonaiskapasiteettia ja laatua.

RF MMIC -piirit: 

Teemme korkeatasoista tutkimusta ja kehitystyötä matkaviestinnän integroitujen RF-piirien parissa. Projektimme kattavat kaiken komponenteista ja piireistä osajärjestelmiin. 

• Osajärjestelmät
  • RFID, MMID, lyhyen kantaman viestintä, havainnointi, kuvantaminen, tutkat, testausjärjestelmät, pienitehoinen langaton elektroniikka, radioastronomian vastaanottimet, kaukokartoitus ynnä muut. 
• Piirit 
  • Vastaanottimet, lähettimet, säädettävät ja kytkettävät vaihesiirtimet, vahvistimet, kryogeeniset MMIC-piirit, kytkentäverkot, sekoittimet, multiplikaattorit ynnä muut. 
• Komponentit 
  • Antennit, kytkimet, transistorit, varaktorit, suodattimet, virittimet, sovituspiirit, induktorit, symmetrointimuuntajat ynnä muut. 
• Teknologiat 
  • CMOS-, InP-, GaAs-, SiGe-, GaN-, IPD-, LTCC- ja PCB-teknologiat kumppaneiden kuten Fraunhofer IAF, Infineon, IHP, OMMIC, ST Microelectronics ja Global Foundries kanssa.
     

Integroidut fotoniikka- ja RF-ratkaisut: 

Integroidun fotoniikan ja RF-ratkaisujen yhdistäminen mahdollistaa erittäin suuren kaistanleveyden ratkaisut, jotka käsittelevät suuria tietomääriä. Yhdessä nämä teknologiat vähentävät suuriin kaistanleveyksiin liittyviä haittailmiöitä, kuten säteen siristymistä. 

Kehitämme laitteistoja langattomien RF-viestintäsovellusten optiseen signaalinkäsittelyyn. 

Analoginen laskenta ja tekoäly: 

Tekoälyn analoginen laskenta on energiatehokkuuden ytimessä. Kuvankäsittelyn tai MIMO-tunnistuksen kaltaiset sovellukset, jotka vaativat laajamittaista matriisilaskentaa, hyötyvät huomattavasti analogisen laskennan nopeudesta ja energiatehokkuudesta. 

Analoginen neuromorfinen laskentalaitteisto, johon on integroitu anturien luku- ja ohjauselektroniikka, on ihanteellinen ratkaisu erittäin pienitehoisiin Edge AI -sovelluksiin, sillä se säästää energiaa tiedonsiirrossa, analogi-digitaalimuunnoksessa ja itse laskennassa. 

Uudet, kestävät materiaalit ja komponentit tekoälysovelluksia varten: 

Tulevaisuudessa tekoälysovellukset edellyttävät tietojenkäsittelyä yhä suuremmilla tietomäärillä. Analogisen, muistinvaraisen laskennan avulla nopeus ja energiankulutus voivat parantua satakertaisesta jopa tuhatkertaiseen verrattuna nykyisin saatavilla oleviin uusimpiin digitaalisiin ratkaisuihin. 

Ferrosähköisten transistorien verkkoja voidaan käyttää sekä analogisten neuromorfisten laskutoimitusten suorittamiseen että tulostearvojen tallentamiseen.

Integrointi ja kehittyneet pakkausratkaisut:

Jotta pystymme vastaamaan tulevaisuuden koko- ja suorituskykyvaatimuksiin, tarvitsemme integroituja, edistyksellisiä pakkausratkaisuja. 

Integroidut passiivirakenteet (IPD), terahertsijärjestelmän piikalvokanavat, monikerroskeraamipiirilevyt (LTCC)) ja MMIC-moduulit ovat esimerkkejä älykkäistä teknologioista, jotka toimivat vaativissa olosuhteissa ja tuovat mukanaan korkean suorituskyvyn, alhaiset häviöt sekä useita toimintoja pakattuna pieneen kokoon.

• Miten teemme 6G-laitteistostamme energiatehokkaamman? 
• Miten valmistaa erittäin pienikokoisia ja suorituskykyisiä suodattimia kustannustehokkaasti? 
• Kuinka olla kustannustehokkaampi? 
• Kuinka parantaa langatonta tiedonsiirtoa? 
• Kuinka siirtää terabittejä paikasta toiseen muutamassa sekunnissa?