Imec, бельгиялық зерттеу және инновациялық хаб, бірінші функционалды GaAs негізіндегі гетеройыстық биполярлы транзисторды (HBT) 300 мм Si-де және мм-толқынды қолданбалар үшін 200 мм Si-де CMOS-үйлесімді GaN негізіндегі құрылғыларды ұсынды.
Нәтижелер III-V-on-Si және GaN-on-Si әлеуетін CMOS-үйлесімді технологиялар ретінде 5G қолданбаларынан тыс РЖ алдыңғы модульдерін қосу үшін көрсетеді.Олар өткен жылғы IEDM конференциясында ұсынылды (2019 жылдың желтоқсаны, Сан-Франциско) және Imec Майкл Питерстің IEEE CCNC кеңжолақты байланысынан тыс тұтынушы байланысы туралы негізгі тұсаукесерінде (10-13 қаңтар, 2020 ж., Лас-Вегас) ұсынылатын болады.
Сымсыз байланыста, келесі буын ретінде 5G-де, 6 ГГц-тен асты диапазоннан мм-толқын диапазондарына (және одан тыс) қарай қозғалатын жоғары жұмыс жиіліктеріне қарай итермелеу бар.Бұл мм-толқын жолақтарын енгізу жалпы 5G желісінің инфрақұрылымына және мобильді құрылғыларға айтарлықтай әсер етеді.Ұялы байланыс қызметтері және бекітілген сымсыз қатынас (FWA) үшін бұл антеннаға және одан сигнал жіберетін барған сайын күрделі алдыңғы модульдерге айналады.
мм-толқын жиіліктерінде жұмыс істей алу үшін РЖ алдыңғы модульдері жоғары жылдамдықты (10 Гбит/с және одан жоғары деректер жылдамдығын қосады) жоғары шығыс қуатымен біріктіруі керек.Сонымен қатар, оларды ұялы телефондарға енгізу форма факторына және қуат тиімділігіне жоғары талаптар қояды.5G-ден басқа, бұл талаптарды бұдан былай шағын және қымбат GaAs субстраттарында өсірілетін қуат күшейткіштеріне арналған GaAs негізіндегі HBTs сияқты әртүрлі технологияларға сүйенетін қазіргі заманғы ең жетілдірілген РЖ алдыңғы модульдерімен орындау мүмкін емес.
Imec бағдарламасының директоры Надин Коллаэрт: «5G-ден тыс жаңа буынның RF алдыңғы модульдерін қосу үшін Imec CMOS-үйлесімді III-V-on-Si технологиясын зерттейді», - дейді.«Imec шығындарды және форма факторын азайту және жаңа гибридті схема топологияларын қосу үшін басқа CMOS негізіндегі схемалармен (мысалы, басқару схемасы немесе трансивер технологиясы) алдыңғы бөлік компоненттерін (мысалы, қуат күшейткіштері мен ажыратқыштар) коинтеграциялауды қарастыруда. өнімділік пен тиімділікті шешу үшін.Imec екі түрлі бағытты зерттеп жатыр: (1) Si бойынша InP, мм-толқынды және 100 ГГц-тен жоғары жиілікті (болашақ 6G қолданбалары) және (2) Si жүйесіндегі GaN негізіндегі құрылғылар, төменгі мм-толқынды мақсатты (бірінші фазада) жолақтар және жоғары қуат тығыздығын қажет ететін қолданбаларды шешу.Екі бағыт үшін де біз перспективті өнімділік сипаттамалары бар алғашқы функционалды құрылғыларды алдық және олардың жұмыс жиілігін одан әрі арттыру жолдарын анықтадық.
300 мм Si-де өсірілген функционалды GaAs/InGaP HBT құрылғылары InP негізіндегі құрылғыларды қосу жолындағы алғашқы қадам ретінде көрсетілді.3x106cm-2 жіптің дислокация тығыздығы төмен ақаусыз құрылғы стек Imec бірегей III-V нано-жоталық инженерия (NRE) процесін қолдану арқылы алынды.Құрылғылар релаксацияланған буфер (SRB) қабаттары бар Si субстраттарында жасалған GaAs бар анықтамалық құрылғыларға қарағанда айтарлықтай жақсырақ жұмыс істейді.Келесі қадамда мобильділігі жоғары InP негізіндегі құрылғылар (HBT және HEMT) зерттеледі.
Жоғарыдағы сурет 300 мм Si-де гибридті III-V/CMOS интеграциясы үшін NRE тәсілін көрсетеді: (a) нано-траншея қалыптастыру;ақаулар тар траншея аймағында ұсталады;(b) NRE көмегімен HBT стекінің өсуі және (c) HBT құрылғысын біріктіру үшін әртүрлі орналасу опциялары.
Сонымен қатар, CMOS-үйлесімді GaN/AlGaN негізіндегі 200 мм Si құрылғылары үш түрлі құрылғы архитектурасын - HEMT, MOSFET және MISHEMT салыстыру арқылы жасалған.MISHEMT құрылғылары жоғары жиілікте жұмыс істеу үшін құрылғының ауқымдылығы және шу өнімділігі бойынша басқа құрылғылар түрлерінен асып түсетіні көрсетілді.50/40 шамасында fT/fmax ең жоғары шекті жиіліктері 300 нм қақпа ұзындығы үшін алынды, бұл GaN-on-SiC құрылғыларына сәйкес келеді.Қақпа ұзындығын одан әрі масштабтаумен қатар, тосқауыл материалы ретінде AlInN көмегімен бірінші нәтижелер өнімділікті одан әрі жақсарту мүмкіндігін көрсетеді, демек, құрылғының жұмыс жиілігін қажетті мм-толқын жолақтарына дейін арттырады.
Хабарлама уақыты: 23-03-21