Imec, белгискиот центар за истражување и иновации, ги претстави првите функционални уреди со хетероврзувачки биполарен транзистор (HBT) базирани на GaAs на 300 mm Si и уредите кои се компатибилни со GaN на 200 mm Si за апликации со mm-бранови.
Резултатите го демонстрираат потенцијалот на III-V-on-Si и GaN-on-Si како технологии компатибилни со CMOS за овозможување на RF предните модули за апликации надвор од 5G.Тие беа претставени на минатогодишната конференција IEDM (декември 2019 година, Сан Франциско) и ќе бидат претставени во главната презентација на Мајкл Питерс од Imec за комуникацијата со потрошувачите надвор од широкопојасен интернет на IEEE CCNC (10-13 јануари 2020 година, Лас Вегас).
Во безжичната комуникација, со 5G како следна генерација, постои притисок кон повисоки работни фреквенции, движејќи се од пренатрупаните опсези под-6GHz кон појасите на бранови mm (и пошироко).Воведувањето на овие мм-бранови опсези има значително влијание врз целокупната мрежна инфраструктура 5G и мобилните уреди.За мобилни услуги и фиксен безжичен пристап (FWA), ова се претвора во сè покомплексни предни модули кои го испраќаат сигналот до и од антената.
За да можат да работат на фреквенции од mm-бранови, предните модули RF ќе треба да комбинираат голема брзина (што овозможува брзини на податоци од 10 Gbps и повеќе) со висока излезна моќност.Дополнително, нивната имплементација во мобилните телефони поставува високи барања за нивниот фактор на форма и енергетска ефикасност.Надвор од 5G, овие барања повеќе не можат да се постигнат со денешните најнапредни RF предни модули кои обично се потпираат на различни различни технологии, меѓу другите HBT базирани на GaAs за засилувачи на моќност - одгледувани на мали и скапи GaAs подлоги.
„За да ги овозможи RF предните модули од следната генерација надвор од 5G, Imec ја истражува технологијата III-V-on-Si компатибилна со CMOS“, вели Надин Колаерт, програмски директор во Imec.„Imec бара коинтеграција на предните компоненти (како што се засилувачите и прекинувачите) со други кола базирани на CMOS (како што се контролните кола или технологијата на трансиверот), за да се намалат трошоците и факторот на форма и да се овозможат нови хибридни топологии на кола за решавање на ефикасноста и ефикасноста.Imec истражува две различни правци: (1) InP на Si, таргетирање mm-бранови и фреквенции над 100 GHz (идни 6G апликации) и (2) уреди базирани на GaN на Si, таргетирање (во првата фаза) долниот mm-бран опсези и адресирање на апликации кои имаат потреба од голема густина на моќност.За двете правци, сега ги добивме првите функционални уреди со перспективни карактеристики на изведбата и идентификувавме начини за дополнително подобрување на нивните работни фреквенции“.
Функционалните GaAs/InGaP HBT уреди кои се одгледуваат на 300mm Si се покажаа како прв чекор кон овозможување уреди базирани на InP.Добиен е куп уред без дефекти со густина на дислокација на навој под 3x106cm-2 со користење на уникатниот процес III-V инженеринг на нано-гребенот (NRE) на Imec.Уредите работат значително подобро од референтните уреди, со GaAs фабрикувани на подлоги на Si со слоеви за тампон со релаксирање на напрегање (SRB).Во следниот чекор, ќе бидат истражени уредите базирани на InP со поголема мобилност (HBT и HEMT).
Сликата погоре го покажува пристапот NRE за хибридна III-V/CMOS интеграција на 300mm Si: (а) формирање нано-ровови;дефектите се заробени во тесниот регион на ровот;(б) раст на оџакот HBT користејќи NRE и (в) различни опции за распоред за интеграција на уреди HBT.
Освен тоа, произведени се уреди базирани на CMOS-компатибилни GaN/AlGaN на 200mm Si споредувајќи три различни архитектури на уреди - HEMT, MOSFET и MISHEMT.Се покажа дека уредите MISHEMT ги надминуваат другите типови уреди во однос на приспособливоста на уредот и перформансите на бучава за работа со висока фреквенција.Добиени се врвни фреквенции на исклучување од fT/fmax околу 50/40 за должини на портата од 300 nm, што е во согласност со пријавените GaN-on-SiC уреди.Покрај понатамошното скалирање на должината на портата, првите резултати со AlInN како материјал за бариера покажуваат потенцијал за дополнително подобрување на перформансите, а со тоа и зголемување на работната фреквенција на уредот до потребните појаси на бранови mm.
Време на објавување: 23-03-21