Imec, kitovu cha utafiti na uvumbuzi cha Ubelgiji, imewasilisha vifaa vya kwanza vinavyofanya kazi vya GaAs-msingi vya heterojunction bipolar transistor (HBT) kwenye 300mm Si, na vifaa vinavyolingana na CMOS vya GaN kwenye 200mm Si kwa matumizi ya mawimbi ya mm.
Matokeo yanaonyesha uwezo wa III-V-on-Si na GaN-on-Si kama teknolojia zinazooana na CMOS za kuwezesha moduli za mbele za RF kwa zaidi ya programu za 5G.Yaliwasilishwa katika kongamano la IEDM la mwaka jana (Des 2019, San Francisco) na yataangaziwa katika wasilisho kuu la Michael Peeters wa Imec kuhusu mawasiliano ya watumiaji zaidi ya mtandao mpana katika IEEE CCNC (10-13 Jan 2020, Las Vegas).
Katika mawasiliano yasiyotumia waya, 5G ikiwa kizazi kijacho, kuna msukumo kuelekea masafa ya juu zaidi ya uendeshaji, kutoka kwa bendi zilizosongamana za GHz 6 kuelekea bendi za mawimbi ya mm (na zaidi).Kuanzishwa kwa bendi hizi za mm-wave kuna athari kubwa kwa miundombinu ya jumla ya mtandao wa 5G na vifaa vya rununu.Kwa huduma za rununu na Ufikiaji Usiobadilika wa Waya (FWA), hii hutafsiriwa katika moduli zinazozidi kuwa ngumu za mwisho zinazotuma mawimbi kwenda na kutoka kwa antena.
Ili kuweza kufanya kazi kwa masafa ya mawimbi ya mm, moduli za mwisho wa mbele za RF zitalazimika kuchanganya kasi ya juu (kuwezesha viwango vya data vya 10Gbps na kuendelea) na nguvu ya juu ya kutoa.Kwa kuongeza, utekelezaji wao katika simu za mkononi huweka mahitaji ya juu kwa sababu ya fomu zao na ufanisi wa nguvu.Zaidi ya 5G, mahitaji haya hayawezi kufikiwa tena kwa moduli za kisasa zaidi za mwisho za RF ambazo kwa kawaida hutegemea aina mbalimbali za teknolojia miongoni mwa HBT zinazotokana na GaAs kwa vikuza nguvu - vinavyokuzwa kwa substrates ndogo na ghali za GaAs.
"Ili kuwezesha moduli za mwisho za RF za kizazi kijacho zaidi ya 5G, Imec inachunguza teknolojia inayoendana na CMOS ya III-V-on-Si", anasema Nadine Collaert, mkurugenzi wa programu katika Imec."Imec inatafuta ujumuishaji wa vifaa vya mwisho wa mbele (kama vile vikuza nguvu na swichi) na mizunguko mingine inayotegemea CMOS (kama vile saketi za kudhibiti au teknolojia ya upitishaji data), ili kupunguza gharama na fomu, na kuwezesha toolojia mpya za mzunguko wa mseto. kushughulikia utendaji na ufanisi.Imec inachunguza njia mbili tofauti: (1) InP kwenye Si, inayolenga mawimbi ya mm na masafa zaidi ya 100GHz (programu za baadaye za 6G) na (2) vifaa vinavyotegemea GaN kwenye Si, ikilenga (katika awamu ya kwanza) wimbi la chini la mm. bendi na kushughulikia maombi yanayohitaji msongamano mkubwa wa nguvu.Kwa njia zote mbili, sasa tumepata vifaa vya kwanza vya kufanya kazi vilivyo na sifa za utendakazi za kuahidi, na tuligundua njia za kuboresha zaidi masafa yao ya kufanya kazi.
Vifaa vinavyofanya kazi vya GaAs/InGaP HBT vilivyokuzwa kwenye 300mm Si vimeonyeshwa kama hatua ya kwanza ya kuwezesha vifaa vinavyotegemea InP.Rafu ya kifaa isiyo na kasoro iliyo na msongamano wa kutenganisha nyuzi chini ya 3x106cm-2 ilipatikana kwa kutumia mchakato wa kipekee wa Imec wa III-V nano-ridge engineering (NRE).Vifaa hufanya kazi vizuri zaidi kuliko vifaa vya marejeleo, huku GaAs zikiwa zimetungwa kwenye sehemu ndogo za Si zenye tabaka za bafa iliyolegeza mkazo (SRB).Katika hatua inayofuata, vifaa vinavyotumia uhamaji wa hali ya juu wa InP (HBT na HEMT) vitagunduliwa.
Picha iliyo hapo juu inaonyesha mbinu ya NRE kwa ushirikiano wa mseto wa III-V/CMOS kwenye 300mm Si: (a) uundaji wa nano-trench;kasoro zimefungwa katika eneo la mfereji mwembamba;(b) Ukuaji wa rafu ya HBT kwa kutumia NRE na (c) chaguo tofauti za mpangilio wa kuunganisha kifaa cha HBT.
Zaidi ya hayo, vifaa vinavyooana na CMOS vya GaN/AlGaN kwenye 200mm Si vimebuniwa kwa kulinganisha usanifu wa vifaa vitatu - HEMTs, MOSFET na MISHEMTs.Ilionyeshwa kuwa vifaa vya MISHEMT vina utendaji bora zaidi wa aina nyingine za kifaa kulingana na ukubwa wa kifaa na utendaji wa kelele kwa uendeshaji wa masafa ya juu.Masafa ya kilele ya kukatwa kwa fT/fmax karibu 50/40 yalipatikana kwa urefu wa lango la 300nm, ambayo inaambatana na vifaa vilivyoripotiwa vya GaN-on-SiC.Kando na kuongeza urefu wa lango, matokeo ya kwanza ya AlInN kama nyenzo ya kizuizi yanaonyesha uwezekano wa kuboresha zaidi utendakazi, na kwa hivyo, kuongeza mzunguko wa uendeshaji wa kifaa hadi bendi zinazohitajika za mawimbi ya mm.
Muda wa posta: 23-03-21