Imec, qendra belge e kërkimit dhe inovacionit, ka prezantuar pajisjet e para funksionale me tranzistor bipolar heterobashkues (HBT) me bazë GaAs në 300 mm Si dhe pajisje të përputhshme me GaN me CMOS në 200 mm Si për aplikimet me valë mm.
Rezultatet demonstrojnë potencialin e III-V-on-Si dhe GaN-on-Si si teknologji të përputhshme me CMOS për të mundësuar modulet e përparme RF për aplikime përtej 5G.Ato u prezantuan në konferencën IEDM të vitit të kaluar (Dhjetor 2019, San Francisko) dhe do të paraqiten në një prezantim kryesor të Michael Peeters të Imec rreth komunikimit të konsumatorëve përtej brezit të gjerë në IEEE CCNC (10-13 janar 2020, Las Vegas).
Në komunikimin me valë, me 5G si gjeneratën e ardhshme, ka një shtytje drejt frekuencave më të larta të funksionimit, duke lëvizur nga brezat e mbingarkuar nën-6GHz drejt brezave të valëve mm (dhe më gjerë).Futja e këtyre brezave të valëve mm ka një ndikim të rëndësishëm në infrastrukturën e përgjithshme të rrjetit 5G dhe pajisjet mobile.Për shërbimet celulare dhe aksesin fiks me valë (FWA), kjo përkthehet në module gjithnjë e më komplekse të pjesës së përparme që dërgojnë sinjalin drejt dhe nga antena.
Për të qenë në gjendje të operojnë në frekuenca të valëve mm, modulet e përparme RF do të duhet të kombinojnë shpejtësi të lartë (duke mundësuar shpejtësi të dhënash prej 10 Gbps dhe më shumë) me fuqinë e lartë të daljes.Për më tepër, zbatimi i tyre në aparatet celularë shtron kërkesa të larta për faktorin e formës dhe efikasitetin e energjisë.Përtej 5G, këto kërkesa nuk mund të arrihen më me modulet e përparme më të avancuara të sotme RF që zakonisht mbështeten në një sërë teknologjish të ndryshme, ndër të tjera, HBT të bazuara në GaAs për amplifikatorët e fuqisë - të rritur në nënshtresa të vogla dhe të shtrenjta GaAs.
“Për të mundësuar modulet e përparme RF të gjeneratës së ardhshme përtej 5G, Imec eksploron teknologjinë III-V-on-Si të pajtueshme me CMOS”, thotë Nadine Collaert, drejtore e programit në Imec.“Imec po shqyrton bashkëintegrimin e komponentëve të pjesës së përparme (të tilla si amplifikuesit e energjisë dhe çelsat) me qarqet e tjera të bazuara në CMOS (si qarku i kontrollit ose teknologjia e transmetuesit), për të reduktuar koston dhe faktorin e formës dhe për të mundësuar topologji të reja të qarkut hibrid për të adresuar performancën dhe efikasitetin.Imec po eksploron dy rrugë të ndryshme: (1) InP në Si, duke synuar valën mm dhe frekuencat mbi 100 GHz (aplikacionet e ardhshme 6G) dhe (2) pajisjet e bazuara në GaN në Si, duke synuar (në fazën e parë) valën mm më të ulët brezat dhe adresimi i aplikacioneve që kanë nevojë për densitet të lartë të fuqisë.Për të dyja rrugët, ne kemi marrë tani pajisjet e para funksionale me karakteristika premtuese të performancës dhe kemi identifikuar mënyra për të përmirësuar më tej frekuencat e tyre të funksionimit.”
Pajisjet funksionale GaAs/InGaP HBT të rritura në 300 mm Si janë demonstruar si hapi i parë drejt aktivizimit të pajisjeve të bazuara në InP.Një tufë pajisjesh pa defekte me densitet të zhvendosjes së filetimit nën 3x106cm-2 u përftua duke përdorur procesin unik III-V të inxhinierisë së nano-kreshtës (NRE) të Imec.Pajisjet performojnë dukshëm më mirë se pajisjet e referencës, me GaAs të fabrikuara në nënshtresa Si me shtresa tampon të relaksuar nga sforcimi (SRB).Në një hap tjetër, do të eksplorohen pajisjet e bazuara në InP me lëvizshmëri më të lartë (HBT dhe HEMT).
Imazhi i mësipërm tregon qasjen NRE për integrimin hibrid III-V/CMOS në 300 mm Si: (a) formimi i nano-llogores;defektet janë bllokuar në rajonin e ngushtë të kanalit;(b) Rritja e pirgut HBT duke përdorur NRE dhe (c) opsione të ndryshme të paraqitjes për integrimin e pajisjes HBT.
Për më tepër, pajisjet me bazë GaN/AlGaN të pajtueshme me CMOS në 200 mm Si janë fabrikuar duke krahasuar tre arkitektura të ndryshme pajisjesh - HEMT, MOSFET dhe MISHEMT.U tregua se pajisjet MISHEMT tejkalojnë llojet e tjera të pajisjeve për sa i përket shkallëzueshmërisë së pajisjes dhe performancës së zhurmës për funksionimin me frekuencë të lartë.Frekuencat maksimale të ndërprerjes së fT/fmax rreth 50/40 u morën për gjatësinë e portës 300 nm, e cila është në përputhje me pajisjet e raportuara GaN-on-SiC.Përveç shkallëzimit të mëtejshëm të gjatësisë së portës, rezultatet e para me AlInN si një material pengues tregojnë potencialin për të përmirësuar më tej performancën, dhe për rrjedhojë, për të rritur frekuencën e funksionimit të pajisjes në brezat e kërkuar të valëve mm.
Koha e postimit: 23-03-21