Imec, de belsche Fuerschungs- an Innovatiounshub, huet déi éischt funktionell GaAs-baséiert heterojunction bipolare Transistor (HBT) Apparater op 300mm Si presentéiert, an CMOS-kompatibel GaN-baséiert Apparater op 200mm Si fir mm-Welle Uwendungen.
D'Resultater weisen d'Potenzial vu béid III-V-on-Si a GaN-on-Si als CMOS-kompatibel Technologien fir RF Front-End Moduler fir iwwer 5G Uwendungen z'erméiglechen.Si goufen op der IEDM Konferenz vum leschte Joer (Dezember 2019, San Francisco) presentéiert a wäerten an enger Keynote Presentatioun vum Imec sengem Michael Peeters iwwer Konsumentekommunikatioun iwwer Breetband bei IEEE CCNC (10-13 Jan 2020, Las Vegas) presentéiert ginn.
An der drahtloser Kommunikatioun, mat 5G als déi nächst Generatioun, gëtt et e Push a Richtung méi héije Betribsfrequenzen, vun de iwwerlaaschte Sub-6GHz Bands a Richtung mm-Welle Bands (an doriwwer eraus).D'Aféierung vun dëse mm-Wellebänner huet e wesentlechen Impakt op d'gesamt 5G Netzwierkinfrastruktur an déi mobilen Apparater.Fir mobil Servicer a Fixed Wireless Access (FWA) iwwersetzt dëst an ëmmer méi komplex Front-End Moduler déi d'Signal op a vun der Antenne schécken.
Fir fäeg ze sinn op mm-Wellefrequenzen ze bedreiwen, mussen d'RF Front-End Moduler héich Geschwindegkeet kombinéieren (erméiglecht Datenraten vun 10Gbps an doriwwer eraus) mat héijer Ausgangskraaft.Zousätzlech stellt hir Ëmsetzung an Handyen héich Ufuerderungen un hire Formfaktor a Kraafteffizienz.Iwwert 5G kënnen dës Ufuerderunge net méi mat de modernsten RF Front-End Moduler vun haut erreecht ginn, déi typesch op eng Vielfalt vu verschiddenen Technologien vertrauen ënner anerem GaAs-baséiert HBTs fir d'Kraaftverstärker - ugebaut op kleng an deier GaAs Substrater.
"Fir déi nächst Generatioun RF Front-End Moduler iwwer 5G z'erméiglechen, entdeckt Imec CMOS-kompatibel III-V-on-Si Technologie", seet d'Nadine Collaert, Programmdirekter bei Imec."Imec sicht d'Ko-Integratioun vu Front-End Komponenten (wéi Kraaftverstärker a Schalter) mat anere CMOS-baséierte Circuiten (wéi Kontrollkreesser oder Transceiver Technologie), fir Käschten a Formfaktor ze reduzéieren an nei Hybrid Circuit Topologien z'erméiglechen. Leeschtung an Effizienz unzegoen.Imec exploréiert zwou verschidde Weeër: (1) InP op Si, zielt op mm-Welle a Frequenzen iwwer 100GHz (zukünfteg 6G Uwendungen) an (2) GaN-baséiert Apparater op Si, zielt (an enger éischter Phas) déi ënnescht mm-Welle Bands an Adressen Uwendungen an Nout vun héich Muecht Dicht.Fir béid Strecken hu mir elo éischt funktionell Apparater mat villverspriechend Leeschtungseigenschaften kritt, a mir hunn Weeër identifizéiert fir hir Operatiounsfrequenzen weider ze verbesseren.
Funktionell GaAs / InGaP HBT-Geräter, déi op 300mm Si gewuess sinn, goufen als éischte Schrëtt a Richtung Aktivéierung vun InP-baséierten Apparater bewisen.E defektfräien Apparatstack mat ënner 3x106cm-2 Threading-Dislokatiounsdichte gouf kritt andeems den Imec säin eenzegaartege III-V Nano-ridge Engineering (NRE) Prozess benotzt.D'Apparater Leeschtunge wesentlech besser wéi Referenz Geräter, mat GaAs fabrizéiert op Si Substrate mat strain relaxed Puffer (SRB) Schichten.An engem nächste Schrëtt, méi héich Mobilitéit InP-baséiert Apparater (HBT an HEMT) wäert exploréiert ginn.
D'Bild uewen weist d'NRE Approche fir Hybrid III-V / CMOS Integratioun op 300mm Si: (eng) Nano-Trench Formatioun;Mängel sinn an der schmueler Trenchregioun gefaangen;(b) HBT Stack Wuesstem benotzt NRE an (c) verschidde Layout Optiounen fir HBT Apparat Integratioun.
Ausserdeem goufen CMOS-kompatibel GaN / AlGaN-baséiert Apparater op 200mm Si fabrizéiert fir dräi verschidden Apparatarchitekturen ze vergläichen - HEMTs, MOSFETs a MISHEMTs.Et gouf gewisen datt MISHEMT-Geräter déi aner Apparatarten a punkto Skalierbarkeet vun Apparater a Geräischerleistung fir Héichfrequenz Operatioun besser maachen.Peak Ofschnëttsfrequenze vu fT / fmax ëm 50/40 goufen fir 300nm Paartlängten kritt, wat am Aklang mat gemellt GaN-on-SiC Geräter ass.Nieft weider Paartlängtskaléierung weisen déi éischt Resultater mat AlInN als Barrièrematerial d'Potenzial fir d'Performance weider ze verbesseren, an dofir d'Betribsfrequenz vum Apparat op déi erfuerderlech mm-Wellebänner ze erhéijen.
Post Zäit: 23-03-21