Imec, u centru di ricerca è innuvazione belga, hà presentatu i primi dispositi funzionali di transistor bipolari à heterojunction basati in GaAs (HBT) nantu à 300 mm Si, è dispositivi basati in GaN cumpatibili CMOS nantu à 200 mm Si per applicazioni mm-wave.
I risultati dimustranu u putenziale di III-V-on-Si è GaN-on-Si cum'è tecnulugia CMOS-compatibile per attivà i moduli front-end RF per l'applicazioni oltre 5G.Sò stati presentati à a cunferenza IEDM di l'annu passatu (dic 2019, San Francisco) è seranu presentati in una presentazione principale di Michael Peeters di Imec nantu à a cumunicazione di i cunsumatori oltre a banda larga à IEEE CCNC (10-13 ghjennaghju 2020, Las Vegas).
In a cumunicazione wireless, cù 5G cum'è a prossima generazione, ci hè una spinta versu frequenze operative più elevate, passendu da e bande sub-6GHz congestionate versu bande mm-wave (è oltre).L'intruduzioni di queste bande d'onda mm hà un impattu significativu nantu à l'infrastruttura generale di a rete 5G è i dispositi mobili.Per i servizii mobili è l'Access Wireless Fixed (FWA), questu si traduce in moduli front-end sempre più cumplessi chì mandanu u signale da è da l'antenna.
Per pudè uperà à frequenze d'onda mm, i moduli front-end RF duveranu cumminà l'alta velocità (permettenu dati di 10Gbps è oltre) cù una alta putenza di output.Inoltre, a so implementazione in i telefunini mobili pone una grande esigenza in u so fattore di forma è l'efficienza energetica.Al di là di 5G, questi requisiti ùn ponu più esse ottenuti cù i moduli front-end RF più avanzati di l'oghje chì si basanu tipicamente in una varietà di tecnulugia diverse, trà l'altri HBT basati in GaAs per l'amplificatori di putenza - cultivati nantu à sustrati GaAs chjuchi è cari.
"Per attivà i moduli front-end RF di prossima generazione oltre 5G, Imec esplora a tecnulugia III-V-on-Si CMOS-compatibile", dice Nadine Collaert, direttore di prugramma in Imec."Imec cerca in a co-integrazione di cumpunenti di front-end (cum'è amplificatori di putenza è switch) cù altri circuiti basati in CMOS (cum'è circuiti di cuntrollu o tecnulugia di transceiver), per riduce u costu è u fattore di forma, è permette novi topologie di circuiti ibridi. per affruntà u rendiment è l'efficienza.Imec esplora duie rotte diverse: (1) InP in Si, mirandu à l'onda mm è frequenze sopra 100GHz (applicazioni future 6G) è (2) Dispositivi basati in GaN nantu à Si, mirandu (in una prima fase) l'onda mm più bassa. bande è indirizzendu l'applicazioni chì necessitanu di alta densità di putenza.Per e duie rotte, avemu avà ottenutu i primi dispositi funzionali cù caratteristiche di rendiment prometenti, è avemu identificatu modi per rinfurzà ancu e so frequenze operative ".
I dispositi funzionali GaAs / InGaP HBT cultivati nantu à 300mm Si sò stati dimustrati cum'è un primu passu versu l'attivazione di i dispositi basati in InP.Una pila di dispositivi senza difetti cù una densità di dislocazione di filettatura sottu 3x106cm-2 hè stata ottenuta utilizendu u prucessu unicu di ingegneria nano-ridge III-V (NRE) di Imec.I dispusitivi funzionanu assai megliu cà i dispositi di riferimentu, cù GaAs fabbricati nantu à sustrati di Si cù strati di buffer rilassati (SRB).In un prossimu passu, i dispositi basati in InP di più mobilità (HBT è HEMT) seranu esplorati.
L'imaghjini sopra mostra l'approcciu NRE per l'integrazione hibrida III-V / CMOS nantu à 300mm Si: (a) furmazione di nano-trinchera;i difetti sò intrappulati in a regione di trinchera stretta;(b) Crescita di stack HBT utilizendu NRE è (c) diverse opzioni di layout per l'integrazione di u dispositivu HBT.
Inoltre, i dispositi basati in GaN / AlGaN cumpatibili CMOS nantu à 200mm Si sò stati fabbricati paragunendu trè architetture di dispositivi differenti - HEMT, MOSFET è MISHEMT.Hè statu dimustratu chì i dispositi MISHEMT superanu l'altri tipi di dispositi in quantu à a scalabilità di u dispositivu è u rendiment di u rumore per l'operazione d'alta frequenza.Frequenze di cut-off di picco di fT / fmax intornu à 50/40 sò state ottenute per lunghezze di porta di 300 nm, chì hè in linea cù i dispositi GaN-on-SiC riportati.In più di a scala di a lunghezza di a porta, i primi risultati cù AlInN cum'è materiale di barriera mostranu u putenziale di migliurà ulteriormente u rendiment, è dunque, aumentà a frequenza operativa di u dispusitivu à e bande d'onda mm necessarie.
Postu tempu: 23-03-21