Lausannen polyteknisessä korkeakoulussa on kehitetty galliumnitridipohjainen nanotransistori, joka lupaa paljon tulevalta tehoelektroniikalta. Transistori pystyy käsittelemään jopa 1300 voltin jännitteitä, mutta pysymään silti viileänä.
Kaiken elektroniikan keskiössä ovat muunninpiirit. Niiden avulla voimme kytkeä tietokoneemme, lamput ja televisiot verkkovirtaan ja käynnistää ne nopeasti. Muuntimet muuntavat pistorasioista tulevan vaihtovirran elektroniikan tarvitsemaksi tasavirraksi. Ikävä kyllä jopa 20 prosenttia energiasta katoaa prosessissa taivaan tuuliin lämpönä.
EPFL:n tutkijat lähtivät ratkaisemaan ongelmaa kutistamalla tehotransistorin pienemmäksi. Tämän sekä GaN-materiaalin käyttämisen myötä muunnosprosessin aikana menetetään paljon vähemmän lämpöä, joten transistorit soveltuvat erityisen hyvin suuritehoisiin sovelluksiin, kuten sähköajoneuvoihin ja aurinkopaneeleihin.
Muuntimien lämmöntuotto johtuu muun muassa korkeasta sähkövastuksesta, mikä on suurin ongelma elektroniikkalaitteissa. - Näemme esimerkkejä sähkötehohäviöistä joka päivä, esimerkiksi kun kannettavan tietokoneen laturi lämpenee, kertoo EPFL:n POWERlabin johtaja Elison Matioli.
- Mitä suurempi puolijohdekomponenttien nimellisjännite, sitä suurempi vastus on. Tehohäviöt lyhentävät esimerkiksi sähköajoneuvojen alueita ja vähentävät uusiutuvien energialähteiden järjestelmien tehokkuutta, hän lisää.
Matioli on yhdessä tiiminsä kanssa kehittänyt transistorin, joka voi vähentää huomattavasti vastusta ja vähentää lämmöntuottoa suuritehoisissa järjestelmissä. Tarkemmin sanottuna uuden nanotransistorin resistanssi on alle puolet perinteisen transistorin lukemista, vaikka sillä voidaan ajaa yli kilovoltin jännitteitä.
Transistorin tekniikka sisältää kaksi keskeistä innovaatiota. Ensinnäkin komponenttiin on rakennettu useita kanavia virran jakamiseksi. Tämä rakenne jakaa virran virtauksen vähentäen vastusta ja ylikuumenemista.
Toinen innovaatio koskee galliumnitridistä valmistettujen nanojohtojen käyttöä. Nanolankoja käytetään jo pienitehoisissa siruissa, kuten älypuhelimissa ja kannettavissa tietokoneissa, mutta ei suurjännitesovelluksissa. Matiolin tutkimustiimi kehitti GaN-nanojohdot, joiden halkaisija oli 15 nanometriä. Myös niiden suppilomainen rakenne on ainutlaatuinen ja sen ansiosta ne pystyvät tukemaan korkeita sähkökenttiä ja yli 1000 voltin jännitteitä hajoamatta.
Matiolin mukaan kehitetty nanotransistori on vielä kokeiluvaiheessa, mutta suuren mittakaavan tuotannolle ei pitäisi olla mitään suuria esteitä. – Kanavien lisääminen on yksinkertaista ja nanojohtojemme halkaisija on kaksi kertaa suurempi kuin Intelin valmistamien pienimpien transistorien koko, Matioli selventää.
Suurtehotransistorien kysyntä on isossa kasvussa, sillä niiden avulla voidaan esimerkiksi sähköautojen ajomatkaa yhdellä latauksella pidentää. Useat suuret valmistajat ovat ilmaisseet kiinnostuksensa tehdä yhteistyötä Matiolin kanssa tekniikan edelleen kehittämiseksi.
Autoteollisuus on siirtymässä yhä monimutkaisempiin ohjelmistopohjaisiin järjestelmiin, joissa virheetön ohjelmisto on elintärkeää turvallisuuden ja suorituskyvyn varmistamiseksi. Ohjelmiston laatu ja luotettavuus eivät ole enää vain valinnaisia ominaisuuksia, vaan kriittisiä vaatimuksia erityisesti autonomisessa ajamisessa, kehittyneissä kuljettajaa avustavissa järjestelmissä (ADAS) ja yhdistetyissä ajoneuvojärjestelmissä.
Kestävä digitaalinen infrastruktuuri on kriittinen, jotta tietoliikenneverkot voidaan tehokkaasti valjastaa tekoälyinnovaatioiden ja pilvipohjaisten palveluiden tarpeisiin. Tekoälyyn liittyvien datarikkaiden sovellusten lisääntyvä kysyntä edellyttää tietoliikenneverkkoa, joka kykenee käsittelemään suuria tietomääriä alhaisella viiveellä, kirjoittaa Orange Businessin kumppaniratkaisuista vastaava Carl Hansson.
Euroopan unioni ottaa merkittävän askeleen avaruusteknologian kehittämisessä allekirjoittamalla sopimuksen uuden IRIS²-satelliittijärjestelmän toteuttamisesta. Tämä 290 satelliitin verkko on suunniteltu vahvistamaan Euroopan itsenäisyyttä ja turvallista yhteydenpitoa.
Jotta voidaan vastata uuden teknologian vaatimuksiin ja pitää järjestelmät toimimassa ”kellon tavoin”, on aika harkita ajoitusratkaisuja uudelleen. Tässä kaksiosaisessa "Precision Timing" -artikkelissa opit, miksi mikroelektromekaanisiin järjestelmiin eli MEMS-komponentteihin perustuvat piiajoituslaitteet päihittävät kvartsin elektroniikkasuunnittelun uudella aikakaudella. 
Matalatehoisten langattomien ratkaisujen asiantuntija Nordic Semiconductor ja eSIM-ratkaisuja kehittävä Kigen ovat julkistaneet yhteistyön, joka sujuvoittaa massiivisten IoT-verkkojen käyttöönottoa. Yhdessä he esittelevät CES 2025 -messuilla ratkaisun, joka yhdistää Nordic Semiconductorin nRF9151-moduulin ja Kigenin SGP.32 IoT eSIM-teknologian sekä laitteiden hallinta-alustan.
