Imec, belgíska rannsóknar- og nýsköpunarmiðstöðin, hefur kynnt fyrstu hagnýtu GaAs-undirstaða tvískauta smára (HBT) tækin á 300 mm Si, og CMOS-samhæf GaN-byggð tæki á 200 mm Si fyrir mm-bylgjuforrit.
Niðurstöðurnar sýna fram á möguleika bæði III-V-on-Si og GaN-on-Si sem CMOS-samhæfðrar tækni til að virkja RF framhliðareiningar fyrir lengra en 5G forrit.Þau voru kynnt á IEDM ráðstefnu síðasta árs (des 2019, San Francisco) og verða sýnd í aðalkynningu Michael Peeters frá Imec um neytendasamskipti umfram breiðband á IEEE CCNC (10-13 Jan 2020, Las Vegas).
Í þráðlausum samskiptum, með 5G sem næstu kynslóð, er ýtt í átt að hærri rekstrartíðni, sem færist frá stífluðu undir-6GHz böndunum í átt að mm-bylgjusviðum (og lengra).Kynning á þessum mm-bylgjuböndum hefur veruleg áhrif á heildarinnviði 5G netkerfisins og fartækin.Fyrir farsímaþjónustu og fastan þráðlausan aðgang (FWA) þýðir þetta sífellt flóknari framhliðareiningar sem senda merki til og frá loftnetinu.
Til að geta starfað á mm-bylgjutíðnum verða RF framhliðareiningarnar að sameina háan hraða (sem gerir gagnahraða 10 Gbps og meira kleift) og mikið úttak.Að auki gerir útfærsla þeirra í farsímum miklar kröfur um formstuðla og aflnýtni.Fyrir utan 5G er ekki lengur hægt að ná þessum kröfum með fullkomnustu RF framendaeiningum nútímans sem byggja venjulega á margs konar mismunandi tækni, meðal annars GaAs-undirstaða HBT fyrir aflmagnarana - ræktaðar á litlum og dýrum GaAs hvarfefnum.
„Til að virkja næstu kynslóð RF framhliðareininga umfram 5G, kannar Imec CMOS-samhæfða III-V-on-Si tækni,“ segir Nadine Collaert, dagskrárstjóri hjá Imec.„Imec er að skoða samþættingu framhliða íhluta (svo sem aflmagnara og rofa) við aðrar CMOS-undirstaða hringrás (svo sem stýrirásir eða senditæki tækni), til að draga úr kostnaði og formstuðli, og gera nýja hybrid hringrás staðfræði kleift. til að takast á við frammistöðu og skilvirkni.Imec er að kanna tvær mismunandi leiðir: (1) InP á Si, miða á mm-bylgju og tíðni yfir 100GHz (komandi 6G forrit) og (2) GaN-byggð tæki á Si, miða (í fyrsta áfanga) á neðri mm-bylgjuna bönd og takast á við forrit sem þurfa mikla aflþéttleika.Fyrir báðar leiðir höfum við nú fengið fyrstu hagnýtu tækin með efnilega frammistöðueiginleika og við fundum leiðir til að auka enn frekar tíðni þeirra.
Sýnt hefur verið fram á hagnýt GaAs/InGaP HBT tæki sem ræktuð eru á 300 mm Si sem fyrsta skrefið í átt að því að virkja tæki sem byggjast á InP.Gallalaus tækjastafla með undir 3x106cm-2 þræðingarlosunarþéttleika var fenginn með því að nota einstakt III-V nano-ridge verkfræði (NRE) ferli Imec.Tækin standa sig talsvert betur en viðmiðunartæki, þar sem GaAs eru framleidd á Si hvarfefni með strain relaxed buffer (SRB) lögum.Í næsta skrefi verða InP-undirstaða tæki með meiri hreyfanleika (HBT og HEMT) skoðuð.
Myndin hér að ofan sýnir NRE nálgunina fyrir blendingur III-V/CMOS samþættingu á 300 mm Si: (a) nanó-skurðarmyndun;gallar eru fastir í þrönga trench svæðinu;(b) HBT staflavöxtur með því að nota NRE og (c) mismunandi útlitsvalkosti fyrir HBT tæki samþættingu.
Þar að auki hafa CMOS-samhæf GaN/AlGaN tæki á 200 mm Si verið framleidd með samanburði á þremur mismunandi tækjaarkitektúrum - HEMT, MOSFET og MISHEMT.Sýnt var að MISHEMT tæki standa sig betur en aðrar tegundir tækja hvað varðar sveigjanleika tækja og hávaðaafköst fyrir hátíðnirekstur.Hámarksskerðingartíðni fT/fmax um 50/40 fékkst fyrir 300nm hliðarlengdir, sem er í samræmi við GaN-on-SiC tæki sem tilkynnt hefur verið um.Fyrir utan frekari hliðarlengdarkvarða, sýna fyrstu niðurstöður með AlInN sem hindrunarefni möguleika á að bæta afköst enn frekar og auka þar af leiðandi rekstrartíðni tækisins í nauðsynleg mm-bylgjusvið.
Pósttími: 23-03-21