Mientras el mundo espera el pleno despegue de la próxima generación de tecnologías de telecomunicaciones, el 5G, importantes partes interesadas se preparan para el futuro de las telecomunicaciones futuras: 6G. Esto puede parecer prematuro, dado que el despliegue de la infraestructura 5G y de las estaciones base aún no ha alcanzado su punto álgido. De hecho, IDTechEx prevé que las bandas de alta frecuencia y alto rendimiento de mmWave 5G no despegarán hasta dentro de varios años. Sin embargo, para que las tecnologías 6G acaben desplegándose en todo el mundo dentro de una década, es preciso que las numerosas partes interesadas de la cadena de suministro (es decir, operadores de telecomunicaciones, proveedores de componentes, proveedores de materiales, gobiernos, académicos, etc.) lleven a cabo ya actividades clave de investigación y desarrollo. Esto incluye la I+D de materiales de baja pérdida, que IDTechEx analiza en profundidad en su informe "Low-Loss Materials for 5G and 6G 2024-2034: Markets, Trends, Forecasts" (Materiales de baja pérdida para 5G y 6G 2024-2034: mercados, tendencias y previsiones).

Una mirada al 6G y su estado actual

En primer lugar, es importante conocer las bandas de frecuencia de la 5G para entender por qué las bandas de frecuencia de la 6G parecen tan prometedoras. Las bandas de frecuencia 5G incluyen la banda sub-6GHz (de 3,5 a 6 GHz) y la banda de ondas milimétricas (mmWave) (de 24 a 40 GHz). Aunque estas bandas 5G pueden ofrecer velocidades de datos más rápidas, baja latencia y mayor fiabilidad para los usuarios finales, 6G puede ir un paso más allá. Es probable que 6G incluya bandas de frecuencia que se extiendan hasta la gama de los THz (terahercios) (de 0,3 a 10 THz), que podrán ofrecer velocidades de datos de Tbps (terabits por segundo), latencia de microsegundos y una gran fiabilidad de la red. En comparación con 5G, se espera que 6G tenga una tasa de datos 50 veces mayor y velocidades 100 veces más rápidas.

Con tales ventajas, no es de extrañar que la investigación sobre tecnologías 6G se haya acelerado desde 2019. El primer gran hito se produjo en 2017, cuando Huawei inició sus investigaciones sobre 6G. Desde entonces, autoridades gubernamentales clave como la Comisión Federal de Comunicaciones de Estados Unidos (FCC) han abierto las frecuencias THz para la investigación, mientras que el gobierno chino comenzó sus actividades de investigación para 6G. Además, las asociaciones y consorcios se perfilan como importantes núcleos de innovación para las futuras tecnologías 6G. Recientemente se ha puesto en marcha la AI-RAN Alliance con el objetivo de combinar eficazmente la inteligencia artificial (IA) con las tecnologías de comunicación inalámbrica; entre sus miembros fundadores se cuentan Samsung Electronics, Arm, Ericsson, Microsoft, Nokia, NVIDIA, SoftBank y la Northeastern University.

Superar los principales retos técnicos de 6G

Los dos mayores retos que deberán afrontar las tecnologías 6G son:
1. Alcance de propagación de la señal muy corto
2. 2. Pérdida de señal por obstáculos en la línea de visión (edificios, árboles, etc.).

Para el primer reto, minimizar la pérdida de transmisión requerirá diferentes avances técnicos, incluidas innovaciones en materiales para 6G. En términos generales, la innovación en materiales es un pilar fundamental sobre el que pueden desarrollarse otros avances técnicos. En el caso de las comunicaciones THz, los materiales de baja pérdida que ayuden a minimizar la pérdida de señal serán fundamentales para permitir nuevas tecnologías y aplicaciones 6G.

Enfoques de los materiales de bajas pérdidas para 6G

Aunque aún se desconocen los objetivos concretos de rendimiento necesarios para la 6G, cabe esperar que la próxima generación de materiales de bajas pérdidas supere, como mínimo, el rendimiento de los actuales materiales de pérdidas ultrabajas. Por ello, algunos investigadores están abordando el reto de los materiales de bajas pérdidas 6G desde el punto de partida de los actuales materiales de bajas pérdidas utilizados comercialmente. Estos enfoques de materiales pueden incorporar estructuras o modificadores novedosos en materiales dieléctricos estándar de la industria, como el PTFE (politetrafluoroetileno) y los termoestables epoxídicos reforzados.

Otros están estudiando la necesidad de materiales de bajas pérdidas para paquetes integrados. A medida que los componentes de telecomunicaciones siguen integrándose en paquetes más pequeños, aumenta la necesidad de materiales que faciliten dichos paquetes. Materiales orgánicos como la poliimida (PI) y el poli p-(fenil éter) (PPE) se están desarrollando como materiales de construcción para sustratos.

Sin embargo, la investigación sobre materiales inorgánicos para paquetes integrados es más intensa. Se han publicado numerosos trabajos que demuestran la viabilidad de utilizar vidrio como sustrato en un paquete integrado con antena, lo que puede reducir la pérdida de señal en las interconexiones. Además, en muchos artículos se exploran nuevas composiciones cerámicas para la co-cocción a baja temperatura (LTCC) en aplicaciones 6G.

Por último, otros enfoques de investigación utilizan materiales menos convencionales, como termoplásticos de bajo coste, espumas de sílice o compuestos de madera. La diversidad de enfoques explorados por IDTechEx muestra no sólo el nivel de interés en los materiales de bajas pérdidas para 6G, sino que también ofrece una visión de lo diverso que puede ser el panorama futuro de los materiales de bajas pérdidas para 6G.