Uno sguardo al 6G e al suo stato attuale
Innanzitutto, è importante comprendere le bande di frequenza del 5G per capire perché quelle del 6G appaiono così promettenti. Le bande di frequenza del 5G includono la banda sub-6GHz (da 3,5 a 6 GHz) e la banda delle onde millimetriche (mmWave) (da 24 a 40 GHz). Mentre queste bande 5G possono offrire velocità di trasmissione dati più elevate, latenza inferiore e maggiore affidabilità per gli utenti finali, il 6G potrebbe fare un ulteriore passo avanti. È probabile che il 6G includa bande di frequenza che si estendono fino alla gamma THz (terahertz) (da 0,3 a 10 THz), che saranno in grado di fornire velocità di trasmissione dati di Tbps (terabit al secondo), latenza di microsecondi e un'elevata affidabilità di rete. Rispetto al 5G, si prevede che il 6G avrà una velocità di trasmissione dati 50 volte superiore e una velocità 100 volte maggiore.
Con tali vantaggi, non sorprende che la ricerca sulla tecnologia 6G abbia subito un'accelerazione a partire dal 2019. La prima pietra miliare è stata raggiunta nel 2017, quando Huawei ha avviato la sua ricerca sul 6G. Da allora, importanti autorità governative come la Federal Communications Commission (FCC) statunitense hanno aperto le frequenze THz alla ricerca, mentre anche il governo cinese ha iniziato le proprie attività di ricerca sul 6G. Inoltre, partnership e consorzi stanno emergendo come importanti centri di innovazione per le future tecnologie 6G. L'AI-RAN Alliance è stata recentemente lanciata con l'obiettivo di combinare efficacemente l'intelligenza artificiale (IA) con le tecnologie di comunicazione wireless; tra i suoi membri fondatori figurano Samsung Electronics, Arm, Ericsson, Microsoft, Nokia, NVIDIA, SoftBank e la Northeastern University.
Superare le principali sfide tecniche del 6G
Le due maggiori sfide che le tecnologie 6G dovranno affrontare sono:
1. La portata di propagazione del segnale molto limitata
; 2. La perdita di segnale dovuta a ostacoli presenti nella linea di vista (edifici, alberi, ecc.).
Per affrontare la prima sfida, la minimizzazione delle perdite di trasmissione richiederà diversi progressi tecnici, tra cui innovazioni nei materiali 6G. In generale, l'innovazione dei materiali è un pilastro fondamentale su cui si possono costruire altri progressi tecnici. Nel caso delle comunicazioni THz, i materiali a bassa perdita che contribuiscono a minimizzare la perdita di segnale saranno cruciali per abilitare le nuove tecnologie e applicazioni 6G.
Approcci basati su materiali a bassa perdita per il 6G
Sebbene gli obiettivi di prestazione specifici richiesti per il 6G siano ancora sconosciuti, si prevede che la prossima generazione di materiali a bassa perdita supererà almeno le prestazioni degli attuali materiali a bassissima perdita. Pertanto, alcuni ricercatori stanno affrontando la sfida dei materiali a bassa perdita per il 6G partendo da materiali a bassa perdita già disponibili in commercio. Questi approcci possono includere nuove strutture o modificatori in materiali dielettrici standard del settore, come il PTFE (politetrafluoroetilene) e i termoindurenti epossidici rinforzati.
Altri ricercatori stanno studiando la necessità di materiali a bassa perdita per i package integrati. Con la continua integrazione dei componenti per le telecomunicazioni in package sempre più piccoli, aumenta la necessità di materiali che facilitino tale confezionamento. Materiali organici come la poliimmide (PI) e il poli p-(fenil etere) (PPE) vengono sviluppati come materiali da costruzione per i substrati.
Tuttavia, la ricerca sui materiali inorganici per i package integrati è più intensa. Sono stati pubblicati numerosi studi che dimostrano la fattibilità dell'utilizzo del vetro come substrato in un package integrato con un'antenna, il che può ridurre la perdita di segnale nelle interconnessioni. Inoltre, molti articoli esplorano nuove composizioni ceramiche per la co-cottura a bassa temperatura (LTCC) nelle applicazioni 6G.
Infine, altri approcci di ricerca utilizzano materiali meno convenzionali, come termoplastiche a basso costo, schiume di silice o compositi di legno. La diversità degli approcci esplorati da IDTechEx dimostra non solo il livello di interesse per i materiali a bassa perdita per il 6G, ma offre anche uno sguardo sulla potenziale varietà del panorama futuro per questi materiali.
