Имец, белгијски центар за истраживање и иновације, представио је прве функционалне ГаАс-базиране хетеројунцтион биполарне транзисторске уређаје (ХБТ) на 300 мм Си и ЦМОС-компатибилне ГаН-базиране уређаје на 200 мм Си за апликације са мм таласима.
Резултати показују потенцијал и ИИИ-В-он-Си и ГаН-он-Си као ЦМОС-компатибилних технологија за омогућавање РФ фронт-енд модула за апликације које нису 5Г.Они су представљени на прошлогодишњој ИЕДМ конференцији (децембар 2019, Сан Франциско) и биће представљени у главној презентацији Имец-овог Мајкла Питерса о потрошачкој комуникацији изван широкопојасног приступа на ИЕЕЕ ЦЦНЦ (10-13. јануар 2020, Лас Вегас).
У бежичној комуникацији, са 5Г као следећом генерацијом, постоји притисак ка вишим радним фреквенцијама, крећући се од загушених опсега испод 6ГХз ка опсегу мм таласа (и даље).Увођење ових мм таласних опсега има значајан утицај на целокупну 5Г мрежну инфраструктуру и мобилне уређаје.За мобилне услуге и фиксни бежични приступ (ФВА), ово се претвара у све сложеније фронт-енд модуле који шаљу сигнал ка и са антене.
Да би могли да раде на фреквенцијама мм таласа, РФ фронт-енд модули ће морати да комбинују велику брзину (омогућава брзину преноса података од 10 Гбпс и више) са великом излазном снагом.Поред тога, њихова примена у мобилним телефонима поставља високе захтеве у погледу њиховог облика и енергетске ефикасности.Осим 5Г, ови захтеви се више не могу остварити са данашњим најнапреднијим РФ фронт-енд модулима који се обично ослањају на низ различитих технологија између осталих ХБТ заснованих на ГаАс за појачала снаге – узгајаних на малим и скупим ГаАс подлогама.
„Да би омогућио следећу генерацију РФ фронт-енд модула изван 5Г, Имец истражује ЦМОС-компатибилну ИИИ-В-он-Си технологију“, каже Надине Цоллаерт, програмски директор у Имец-у.„Имец истражује коинтеграцију фронт-енд компоненти (као што су појачала снаге и прекидачи) са другим ЦМОС-базираним колима (као што су контролна кола или технологија примопредајника), како би се смањила цена и фактор облика, и омогућила нова хибридна топологија кола за решавање перформанси и ефикасности.Имец истражује два различита пута: (1) ИнП на Си, циљајући мм таласе и фреквенције изнад 100 ГХз (будуће 6Г апликације) и (2) ГаН засноване уређаје на Си, циљајући (у првој фази) ниже мм таласе опсега и адресирање апликација којима су потребне велике густине снаге.За обе руте, сада смо добили прве функционалне уређаје са обећавајућим карактеристикама перформанси и идентификовали смо начине да додатно побољшамо њихове радне фреквенције.”
Функционални ГаАс/ИнГаП ХБТ уређаји узгајани на 300 мм Си демонстрирани су као први корак ка омогућавању уређаја заснованих на ИнП.Група уређаја без дефекта са густином дислокације навоја испод 3к106цм-2 добијена је коришћењем Имец-овог јединственог ИИИ-В нано-ридге инжењеринга (НРЕ) процеса.Уређаји раде знатно боље од референтних уређаја, са ГаАс произведеним на Си супстратима са слојевима пуфера са релаксацијом напрезања (СРБ).У следећем кораку биће истражени уређаји веће мобилности засновани на ИнП-у (ХБТ и ХЕМТ).
Слика изнад приказује НРЕ приступ за хибридну ИИИ-В/ЦМОС интеграцију на 300 мм Си: (а) формирање нано-ровова;дефекти су заробљени у уском региону рова;(б) раст ХБТ стека коришћењем НРЕ и (ц) различите опције распореда за интеграцију ХБТ уређаја.
Штавише, ЦМОС-компатибилни ГаН/АлГаН-базирани уређаји на 200 мм Си су произведени упоређујући три различите архитектуре уређаја – ХЕМТ, МОСФЕТ и МИСХЕМТ.Показало се да МИСХЕМТ уређаји надмашују друге типове уређаја у погледу скалабилности уређаја и перформанси буке за рад на високим фреквенцијама.Максималне граничне фреквенције од фТ/фмак око 50/40 су добијене за дужине капије од 300 нм, што је у складу са пријављеним ГаН-он-СиЦ уређајима.Поред даљег скалирања дужине гејта, први резултати са АлИнН као материјалом за баријеру показују потенцијал за даље побољшање перформанси, а самим тим и повећање радне фреквенције уређаја на потребне опсеге мм таласа.
Време поста: 23-03-21