Digitale HF-Leistungsverstärker sollen Energieverbrauch von Mobilfunknetzen halbieren
Das Forschungsprojekt „DISRUPT“ unter Leitung der TU Delft soll eine neuartige digitale Architektur für Hochfrequenz-Leistungsverstärker entwickeln, die den Energiebedarf von Mobilfunknetzen signifikant senken könnte. Der Europäische Forschungsrat fördert das internationale Konsortium mit rund 10 Millionen Euro.
Das vom Europäischen Forschungsrat (ERC) geförderte Projekt DISRUPT (Digital RF Power) soll eine vollständig digitale Architektur für Hochfrequenz-Leistungsverstärker entwickeln. Ziel sei es, den Energieverbrauch künftiger Mobilfunknetze – insbesondere 5G und 6G – um bis zu 50 Prozent zu reduzieren. Die Förderung beläuft sich auf rund 10 Millionen Euro im Rahmen eines Synergy Grants. Träger des Projekts sind die TU Delft, das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF sowie das University College Dublin.
Herausforderungen des Energieverbrauchs in Mobilfunknetzen
Laut Projektkonsortium sei der CO₂-Fußabdruck drahtloser Kommunikationsnetze vergleichbar mit dem des globalen Luftverkehrs. Angesichts des steigenden Datenaufkommens werde ein deutlicher Anstieg der Emissionen prognostiziert, sofern keine grundlegend neuen Technologien entwickelt würden. DISRUPT wolle dieser Entwicklung mit einem neuen Paradigma für energieeffiziente Senderarchitekturen begegnen.
Technologischer Ansatz: Digitale Integration von CMOS und III-Nitrid
Der Projektansatz basiert auf der Co-Integration von CMOS-Technologie mit einer neu zu entwickelnden III-Nitrid-Halbleiterplattform. Diese solle es ermöglichen, digitale Sender aus mehreren Tausend ultra-schnellen III-N-FETs zu konstruieren, die über Flip-Chip-Verbindungen mit einer CMOS-Treiberschicht verbunden seien. Die Ansteuerung erfolge im Pikosekundenbereich und ermögliche eine präzise Kontrolle von Phase und Amplitude.
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Forschungspartner und Expertise
Das Projektteam setzt sich aus vier international anerkannten Wissenschaftlern zusammen: Prof. Leo de Vreede (TU Delft), Prof. Rüdiger Quay (Fraunhofer IAF), Prof. Bogdan Staszewski (UCD) und Prof. Anding Zhu (UCD). Ergänzt wird das Konsortium durch ein Team aus vier Nachwuchsforschenden. Der Forschungsfokus liege auf der Entwicklung skalierbarer, digitaler Leistungsverstärker, die analoge Basisstationen ersetzen könnten – diese seien derzeit für über 70 Prozent des Energieverbrauchs mobiler Netzwerke verantwortlich.
Ziele und strategischer Nutzen für die Industrie
DISRUPT zielt auf einen schnellen Technologietransfer in industrielle Anwendungen. Die Plattform soll neben Energieeffizienz auch neue Ansätze in den Bereichen digitale Signalverarbeitung, Taktgenerierung, Fehlerkorrektur und KI-gestützte Signaloptimierung ermöglichen. Eine enge Zusammenarbeit mit industriellen Partnern sei vorgesehen, um eine breite Umsetzung zu ermöglichen.
Langfristige Vision: Nachhaltige Mobilfunkinfrastruktur
Das Konsortium gibt an, mit DISRUPT einen neuen globalen Standard für energieeffiziente Hochfrequenztechnik etablieren zu wollen. Ziel sei es, den steigenden Bedarf an Datenübertragung mit deutlich reduziertem Energieeinsatz zu bewältigen und so die Umweltbelastung signifikant zu senken.
