Ang Imec, ang Belgian research ug innovation hub, nagpresentar sa unang functional GaAs-based heterojunction bipolar transistor (HBT) devices sa 300mm Si, ug CMOS-compatible GaN-based nga mga device sa 200mm Si para sa mm-wave applications.
Ang mga resulta nagpakita sa potensyal sa III-V-on-Si ug GaN-on-Si isip CMOS-compatible nga mga teknolohiya alang sa pagpagana sa RF front-end modules alang sa labaw sa 5G nga mga aplikasyon.Gipresentar sila sa komperensya sa IEDM sa miaging tuig (Disyembre 2019, San Francisco) ug i-feature sa usa ka keynote presentation sa Imec's Michael Peeters bahin sa komunikasyon sa mga konsumidor lapas sa broadband sa IEEE CCNC (10-13 Jan 2020, Las Vegas).
Sa wireless nga komunikasyon, uban ang 5G isip sunod nga henerasyon, adunay pagduso ngadto sa mas taas nga mga frequency sa pag-operate, gikan sa naghuot nga sub-6GHz nga mga banda paingon sa mm-wave bands (ug sa unahan).Ang pagpaila niining mga mm-wave bands adunay dakong epekto sa kinatibuk-ang 5G network infrastructure ug sa mga mobile device.Alang sa mga serbisyo sa mobile ug Fixed Wireless Access (FWA), kini naghubad sa labi ka komplikado nga front-end modules nga nagpadala sa signal ngadto ug gikan sa antenna.
Aron makahimo sa pag-operate sa mm-wave frequency, ang RF front-end modules kinahanglan nga maghiusa sa taas nga tulin (makapahimo sa data-rates sa 10Gbps ug labaw pa) nga adunay taas nga output nga gahum.Dugang pa, ang ilang pagpatuman sa mga mobile handset nagbutang ug taas nga panginahanglan sa ilang porma nga hinungdan ug kaepektibo sa kuryente.Labaw sa 5G, kini nga mga kinahanglanon dili na makab-ot sa labing abante nga RF front-end modules karon nga kasagaran nagsalig sa lainlain nga lainlaing mga teknolohiya taliwala sa uban nga GaAs-based HBTs para sa mga power amplifier - gipatubo sa gagmay ug mahal nga mga substrate sa GaAs.
"Aron mahimo ang sunod nga henerasyon nga RF front-end nga mga module nga lapas sa 5G, gisusi ni Imec ang CMOS-compatible III-V-on-Si nga teknolohiya", ingon ni Nadine Collaert, direktor sa programa sa Imec."Ang Imec nagtan-aw sa co-integration sa front-end nga mga component (sama sa power amplifier ug switch) sa ubang CMOS-based nga mga sirkito (sama sa control circuitry o transceiver nga teknolohiya), aron makunhuran ang gasto ug porma, ug makapahimo sa bag-ong hybrid circuit topologies aron matubag ang performance ug efficiency.Gisuhid sa Imec ang duha ka lainlaing mga ruta: (1) InP sa Si, nga nagpunting sa mm-wave ug mga frequency nga labaw sa 100GHz (umaabot nga 6G nga mga aplikasyon) ug (2) GaN-based nga mga aparato sa Si, gipunting (sa una nga hugna) ang ubos nga mm-wave mga banda ug pagtubag sa mga aplikasyon nga nanginahanglan ug taas nga densidad sa kuryente.Alang sa duha nga mga ruta, nakuha na namon karon ang una nga magamit nga mga aparato nga adunay maayong mga kinaiya sa pasundayag, ug nahibal-an namon ang mga paagi aron madugangan pa ang ilang mga frequency sa operasyon.
Ang mga gamit nga GaAs/InGaP HBT nga gipatubo sa 300mm Si gipakita isip unang lakang padulong sa pagpagana sa mga device nga nakabase sa InP.Ang usa ka stack nga wala’y depekto sa aparato nga adunay ubos nga 3x106cm-2 nga densidad sa dislokasyon sa sinulud nakuha pinaagi sa paggamit sa talagsaon nga III-V nano-ridge engineering (NRE) nga proseso sa Imec.Ang mga aparato naghimo labi ka labi ka maayo kaysa sa mga aparato nga pakisayran, nga adunay GaAs nga gihimo sa mga substrate sa Si nga adunay mga lut-od nga relaks nga buffer (SRB).Sa sunod nga lakang, ang mas taas nga paglihok nga mga aparato nga nakabase sa InP (HBT ug HEMT) susihon.
Ang hulagway sa ibabaw nagpakita sa NRE approach alang sa hybrid III-V/CMOS integration sa 300mm Si: (a) nano-trench formation;ang mga depekto natanggong sa pig-ot nga kanal nga rehiyon;(b) HBT stack growth gamit ang NRE ug (c) lain-laing mga opsyon sa layout alang sa HBT device integration.
Dugang pa, ang CMOS-compatible nga GaN/AlGaN-based nga mga himan sa 200mm Si gigama nga nagtandi sa tulo ka lain-laing mga arkitektura sa device - HEMTs, MOSFETs ug MISHEMTs.Gipakita nga ang mga aparato sa MISHEMT milabaw sa ubang mga tipo sa aparato sa mga termino sa scalability sa aparato ug paghimo sa ingay alang sa high-frequency nga operasyon.Ang peak cut-off frequency sa fT/fmax sa palibot sa 50/40 nakuha alang sa 300nm gate lengths, nga subay sa gitaho nga GaN-on-SiC device.Gawas sa dugang nga pag-scale sa gitas-on sa ganghaan, ang unang mga resulta sa AlInN isip usa ka materyal nga babag nagpakita sa potensyal sa dugang nga pagpalambo sa performance, ug busa, dugangan ang operating frequency sa device ngadto sa gikinahanglan nga mm-wave bands.
Oras sa pag-post: 23-03-21