„Imec“, Belgijos tyrimų ir inovacijų centras, pristatė pirmuosius funkcinius GaAs pagrindu veikiančius dvipolius tranzistorius (HBT) su 300 mm Si ir su CMOS suderinamus GaN įrenginius su 200 mm Si, skirtus mm bangų programoms.
Rezultatai parodo III-V-on-Si ir GaN-on-Si, kaip su CMOS suderinamų technologijų, potencialą, leidžiančią RF priekinius modulius naudoti ne tik 5G programoms.Jie buvo pristatyti praėjusių metų IEDM konferencijoje (2019 m. gruodžio mėn., San Franciskas) ir bus pristatyti pagrindiniame Imec'o Michaelo Peeterso pristatyme apie vartotojų bendravimą ne tik plačiajuosčio ryšio srityje IEEE CCNC (2020 m. sausio 10–13 d., Las Vegasas).
Belaidžio ryšio srityje, kai 5G yra naujos kartos, stumiamas didesnis veikimo dažnis, pereinant nuo perkrautų iki 6 GHz juostų link mm bangų juostų (ir toliau).Šių mm bangų juostų įdiegimas daro didelę įtaką visai 5G tinklo infrastruktūrai ir mobiliesiems įrenginiams.Mobiliųjų paslaugų ir fiksuotos belaidės prieigos (FWA) atveju tai virsta vis sudėtingesniais priekiniais moduliais, siunčiančiais signalą į anteną ir iš jos.
Kad galėtų veikti mm bangų dažniais, RF priekiniai moduliai turės derinti didelę spartą (įgalinančią 10 Gbps ir didesnį duomenų perdavimo spartą) su didele išvesties galia.Be to, jų įdiegimas mobiliuosiuose telefonuose kelia didelius reikalavimus jų formos faktoriui ir energijos vartojimo efektyvumui.Be 5G, šių reikalavimų nebegalima pasiekti naudojant šiuolaikinius pažangiausius RF priekinius modulius, kurie paprastai remiasi įvairiomis technologijomis, įskaitant GaAs pagrindu pagamintus HBT, skirtus galios stiprintuvams, auginamiems ant mažų ir brangių GaAs substratų.
„Siekdama įgalinti naujos kartos RF priekinius modulius, ne tik 5G, Imec tiria su CMOS suderinamą III-V-on-Si technologiją“, – sako Nadine Collaert, Imec programos direktorė.„Imec svarsto galimybę integruoti priekinius komponentus (pvz., galios stiprintuvus ir jungiklius) su kitomis CMOS grandinėmis (pvz., valdymo grandinėmis ar siųstuvų-imtuvų technologija), kad sumažintų sąnaudas ir formos faktorių bei įgalintų naujas hibridinių grandinių topologijas. našumui ir efektyvumui spręsti.„Imec“ tiria du skirtingus maršrutus: (1) InP ant Si, taikantis į mm bangą ir dažnius, viršijančius 100 GHz (būsimi 6G taikymai) ir (2) GaN pagrįstus įrenginius ant Si, taikančius (pirmoje fazėje) žemesnę mm bangą. dažnių juostų ir adresų taikomąsias programas, kurioms reikia didelio galios tankio.Abiem maršrutams dabar gavome pirmuosius funkcinius įrenginius, pasižyminčius daug žadančiomis veikimo charakteristikomis, ir nustatėme būdus, kaip dar labiau padidinti jų veikimo dažnį.
Funkciniai GaAs / InGaP HBT įrenginiai, auginami ant 300 mm Si, buvo įrodytas kaip pirmasis žingsnis siekiant įjungti InP pagrindu veikiančius įrenginius.Naudojant unikalų „Imec“ III-V nano-kraigo inžinerijos (NRE) procesą, buvo gauta be defektų įrenginių, kurių sriegio išnirimo tankis yra mažesnis nei 3x106 cm-2.Prietaisai veikia daug geriau nei etaloniniai įrenginiai, o GaAs yra pagaminti ant Si substratų su įtempimo atpalaiduoto buferio (SRB) sluoksniais.Kitame etape bus tiriami didesnio mobilumo InP pagrįsti įrenginiai (HBT ir HEMT).
Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodytas NRE metodas hibridiniam III-V/CMOS integravimui su 300 mm Si: (a) nano tranšėjos formavimas;defektai yra įstrigę siauroje tranšėjos srityje;(b) HBT krūvos augimas naudojant NRE ir (c) skirtingos HBT įrenginio integravimo išdėstymo parinktys.
Be to, su CMOS suderinami GaN / AlGaN įrenginiai su 200 mm Si buvo pagaminti lyginant tris skirtingas įrenginių architektūras - HEMT, MOSFET ir MISHEMT.Buvo parodyta, kad MISHEMT įrenginiai lenkia kitus įrenginių tipus pagal įrenginio mastelio keitimą ir triukšmo efektyvumą aukšto dažnio veikimui.Didžiausias fT / fmax ribinis dažnis buvo maždaug 50/40 300 nm vartų ilgiui, o tai atitinka praneštus GaN-on-SiC įrenginius.Be tolesnio vartų ilgio mastelio, pirmieji rezultatai naudojant AlInN kaip barjerinę medžiagą rodo potencialą dar labiau pagerinti našumą, taigi ir padidinti įrenginio veikimo dažnį iki reikiamų mm bangų juostų.
Paskelbimo laikas: 23-03-21