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新たな低損失材料が 6G への道を切り開く

ミリ波 5G の高周波、高性能帯域が商業利用できるようになるまでには数年かかりますが、通信業界はすでに 6G 通信の準備を進めており、IDTechEx の調査ノートでは、6G テクノロジーは次のような可能性があると警告しています。最終的には 10 年以内に世界的に展開されることになるため、事業者、部品サプライヤー、政府、学術機関、機器材料サプライヤーを含むサプライチェーン全体の多数の関係者による重要な研究開発活動が今行われなければなりません。

一般的なコンセンサスは、5G と比較して、6G は 50 倍のデータ レートと 100 倍の速度が期待されるということです。 6G サービスは、THz (テラヘルツ) 範囲 (0.3 ~ 10 THz) に広がる周波数帯域で動作する可能性が高く、Tbps (テラビット/秒) のデータ レート、マイクロ秒の遅延、および広範なネットワークの信頼性を提供できるようになります。

6Gテクノロジーの研究は、ファーウェイによる6G研究における最初の大きなマイルストーンから2年後の2019年から加速している。 パートナーシップやコンソーシアムは、将来の 6G テクノロジーのイノベーションの重要な拠点となるよう形成されつつあります。

これには、IDTechEx がレポートで調査した低損失材料の研究開発が含まれます。 5G および 6G 向けの低損失材料 2024 ~ 2034 年: 市場、トレンド、予測。 IDTechEx は、THz 通信の場合、信号損失を最小限に抑えるのに役立つ低損失材料が新しい 6G テクノロジーとアプリケーションを実現するために重要であると考えています。

同報告書は、6G技術で対処する必要がある2つの最大の課題は、非常に短い信号伝播距離と、建物や樹木などの見通し障害物による信号損失であると結論づけた。

前者の課題について、IDTechEx は、伝送損失を最小限に抑えるには、6G 用の材料の革新など、さまざまな技術の進歩が必要になると述べています。 広く言えば、材料イノベーションは他の技術的進歩を発展させるための重要な構成要素として機能すると指摘しました。

同アナリストは当初から、6Gに必要な正確な性能目標はまだ不明であることを認めた。 しかし、業界は次世代の低損失材料が少なくとも現在の超低損失材料の性能を上回ることが期待できると付け加えた。

そのため、一部の研究者は、現在商業的に使用されている低損失材料の出発点から、6G 低損失材料の課題に取り組んでいます。 これらの材料アプローチでは、ポリテトラフルオロエチレンや強化エポキシ熱硬化性樹脂などの業界標準の誘電材料に新しい構造や改質剤を組み込むことができます。

この研究では、統合パッケージ用の低損失材料の必要性を検討している他の企業も特定しました。 電気通信コンポーネントがより小型のパッケージに統合され続けるにつれて、そのようなパッケージを容易にする材料の必要性が増加しています。 ポリイミドやポリフェニルエーテル (PPE) などの有機材料は、基板用のビルドアップ材料として開発されています。

IDTechEx は、統合パッケージ用の無機材料に関して多くの研究活動が行われていることも指摘しました。 同誌によると、アンテナ一体型ダイエンベデッド・パッケージの基板としてガラスを使用することの実現可能性を実証する多数の論文が発表されており、これにより相互接続における信号損失が低減される可能性があるという。 他の研究者は、6G 用途向けの低温同時焼成セラミック用の新しいセラミック組成を探索しており、一部の研究アプローチでは、低コストの熱可塑性プラスチック、シリカ発泡体、または木質複合材料など、あまり従来型ではない材料を利用しています。

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