Älypuhelimien radiot eivät ole vieläkään aidosti yhden sirun ratkaisuja. Vaikka modeemi ja signaalinkäsittely on jo pitkälti integroitu, RF-ketjun kriittiset suodattimet ovat yhä erillisiä komponentteja. Uusi tutkimus viittaa siihen, että tämä viimeinenkin este voidaan murtaa.
Tutkijat ovat kehittäneet pinta-akustisiin aaltoihin perustuvan akustisen laserin, joka tuottaa SAW-värähtelyt suoraan sirulla. Tähän asti SAW-suodattimet ovat vaatineet erillisiä pietsosähköisiä kiteitä ja ajureita. Juuri tämä on estänyt radion täyden integraation yhdelle piirille.
SAW-suodattimet ovat älypuhelimessa keskeisiä. Ne puhdistavat vastaanotetun signaalin ja erottavat taajuusalueet ennen jatkokäsittelyä. Nykyiset ratkaisut yltävät tyypillisesti noin 3–4 gigahertsiin ja vaativat useita erillisiä komponentteja jokaista taajuuskaistaa kohti.
Uusi fononilaser toimii sähköisesti syötettynä ja muistuttaa periaatteeltaan puolijohdelaseria, mutta valon sijaan se vahvistaa mekaanisia värähtelyjä. Rakenteessa yhdistyvät pii, litiumniobaatti ja indiumgalliumarsenidi. Tämän ansiosta SAW-aallot voidaan synnyttää, vahvistaa ja ohjata yhdellä sirulla.
Tutkijoiden mukaan tekniikka mahdollistaa SAW-taajuudet, jotka nousevat kymmeniin tai jopa satoihin gigahertseihin. Tämä on selvästi enemmän kuin nykyisillä SAW-ratkaisuilla ja tekee lähestymistavasta kiinnostavan myös 5G Advanced- ja tulevien 6G-järjestelmien kannalta.
Jos ratkaisu saadaan teolliseen tuotantoon, se voi pienentää RF-moduulien määrää, alentaa tehonkulutusta ja yksinkertaistaa älypuhelimien rakennetta. Käytännössä kyse on askeleesta kohti radiota, jossa suodatus ja taajuudenhallinta toteutetaan samalla sirulla muun radiopiirin kanssa.
Tutkimus on julkaistu Nature-lehdessä, ja sitä johti University of Colorado Boulder yhteistyössä useiden yhdysvaltalaisten tutkimuslaitosten kanssa. Kaupalliset sovellukset ovat vielä edessä, mutta arkkitehtonisesti yhden sirun radio ei ole enää materiaalifysiikan mahdottomuus.
Internet of Things (IoT) nähdään usein energiasyöppönä ja elektroniikkajätettä lisäävänä teknologiana. Oikein suunniteltuna ja pitkä elinkaari huomioiden IoT voi kuitenkin muodostua keskeiseksi työkaluksi kestävän kehityksen edistämisessä – aina energiankulutuksen optimoinnista paristottomiin anturiratkaisuihin.
