ኢሜክ ሊለካ የሚችል III-V እና III-N መሳሪያዎችን በሲሊኮን ያሳያል

ኢሜክ፣ የቤልጂየም የምርምር እና የኢኖቬሽን ማዕከል የመጀመሪያውን ተግባራዊ GaAs-based heterojunction bipolar transistor (HBT) መሳሪያዎችን በ 300mm Si ላይ እና ከCMOS ጋር ተኳሃኝ ጋኤን ላይ የተመሰረቱ መሳሪያዎችን በ200mm Si ለ mm-wave አፕሊኬሽኖች አቅርቧል።

ውጤቶቹ የሁለቱም III-V-on-Si እና GaN-on-Si እንደ CMOS-ተኳሃኝ ቴክኖሎጂዎች የ RF የፊት-መጨረሻ ሞጁሎችን ከ5G አፕሊኬሽኖች በላይ ለማንቃት ያላቸውን አቅም ያሳያሉ።ባለፈው ዓመት በ IEDM ኮንፈረንስ (ታህሳስ 2019፣ ሳን ፍራንሲስኮ) ላይ ቀርበዋል እና በኢሜክ ሚካኤል ፒተርስ ከብሮድባንድ ባለፈ ስለ ሸማቾች ግንኙነት በ IEEE CCNC (10-13 Jan 2020፣ Las Vegas) ቁልፍ ማስታወሻ ላይ ይቀርባሉ።

በገመድ አልባ ግንኙነት፣ 5G እንደ ቀጣዩ ትውልድ፣ ከተጨናነቁ የ6GHz ባንዶች ወደ mm-wave bands (እና ከዚያም በላይ) ወደ ከፍተኛ የክወና ፍጥነቶች የሚገፋ ግፊት አለ።የእነዚህ ሚሜ ሞገድ ባንዶች ማስተዋወቅ በአጠቃላይ የ 5G አውታረመረብ መሠረተ ልማት እና በሞባይል መሳሪያዎች ላይ ከፍተኛ ተጽእኖ አለው.ለተንቀሳቃሽ ስልክ አገልግሎቶች እና ቋሚ ሽቦ አልባ መዳረሻ (FWA) ይህ ወደ አንቴና ምልክቱን ወደሚልኩ እና ወደሚልኩ ይበልጥ ውስብስብ የፊት-መጨረሻ ሞጁሎች ይተረጎማል።

በmm-wave ድግግሞሾች ለመስራት፣ የ RF የፊት-መጨረሻ ሞጁሎች ከፍተኛ ፍጥነትን (የ 10Gbps እና ከዚያ በላይ የውሂብ ተመኖችን ማንቃት) ከከፍተኛ የውጤት ኃይል ጋር ማጣመር አለባቸው።በተጨማሪም በሞባይል ቀፎዎች ውስጥ መተግበራቸው በቅርጻቸው እና በሃይል ብቃታቸው ላይ ከፍተኛ ፍላጎትን ይፈጥራል.ከ 5ጂ ባሻገር፣ እነዚህ መስፈርቶች በአሁኑ ጊዜ በጣም የላቁ የ RF የፊት-መጨረሻ ሞጁሎች በተለያዩ የተለያዩ ቴክኖሎጂዎች እና በሌሎች በ GaAs ላይ የተመሰረቱ ኤችቢቲዎች ለኃይል ማጉያዎች - በትንሽ እና ውድ የGaAs substrates ላይ የሚበቅሉ ሊሆኑ አይችሉም።

በኢሜክ የፕሮግራም ዳይሬክተር የሆኑት ናዲን ኮላርት "ከ5G ባሻገር ያሉትን ቀጣዩ ትውልድ RF የፊት-መጨረሻ ሞጁሎችን ለማንቃት ኢሜክ ከCMOS ጋር ተኳሃኝ የሆነውን III-V-on-Si ቴክኖሎጂን ይመረምራል።""Imec የፊት-መጨረሻ ክፍሎችን (እንደ ሃይል ማጉያዎች እና ማብሪያ) ከሌሎች CMOS-ተኮር ሰርኮች (እንደ መቆጣጠሪያ ወረዳ ወይም ትራንስሲቨር ቴክኖሎጂ) ወጪን እና የቅርጽ ሁኔታን ለመቀነስ እና አዲስ የተዳቀሉ የወረዳ ቶፖሎጂዎችን ለማስቻል እየፈለገ ነው። አፈጻጸምን እና ቅልጥፍናን ለመፍታት.ኢሜክ ሁለት የተለያዩ መንገዶችን እየዳሰሰ ነው፡ (1) InP on Si፣ ሚሜ ሞገድን እና ከ100GHz በላይ የሆኑ ድግግሞሾችን (የወደፊቱን 6ጂ አፕሊኬሽኖች) እና (2) GaN ላይ የተመሰረቱ መሳሪያዎችን በሲ ላይ በማነጣጠር (በመጀመሪያ ደረጃ) የታችኛውን ሚሜ ሞገድ ከፍተኛ የኃይል እፍጋቶች የሚያስፈልጋቸው ባንዶች እና የአድራሻ መተግበሪያዎች።ለሁለቱም መስመሮች፣ አሁን ተስፋ ሰጪ የአፈጻጸም ባህሪያት ያላቸው የመጀመሪያ ተግባራዊ መሳሪያዎችን አግኝተናል፣ እና የስራ ድግግሞቻቸውን የበለጠ ለማሳደግ መንገዶችን ለይተናል።

በ300ሚሜ Si ላይ የሚበቅሉ ተግባራዊ የGaAs/InGaP HBT መሳሪያዎች በ InP ላይ የተመሰረቱ መሣሪያዎችን ለማንቃት እንደ መጀመሪያ ደረጃ ታይተዋል።ጉድለት የሌለበት የመሳሪያ ቁልል ከ3x106 ሴ.ሜ-2 ክሮች የመፍቻ ጥግግት ያለው የኢሜክ ልዩ III-V ናኖ-ሪጅ ኢንጂነሪንግ (NRE) ሂደትን በመጠቀም ነው።መሳሪያዎቹ ከማጣቀሻ መሳሪያዎች በተሻለ ሁኔታ የሚሰሩ ናቸው፣ በሲ ንኡስ ፕላስተሮች ላይ በተፈጠረው ውጥረት ዘና ያለ ቋት (ኤስአርቢ) ንብርብሮች።በሚቀጥለው ደረጃ፣ ከፍተኛ ተንቀሳቃሽነት InP ላይ የተመሰረቱ መሳሪያዎች (HBT እና HEMT) ይዳሰሳሉ።

ከላይ ያለው ምስል በ300mm Si: (a) nano-trench ምስረታ ላይ የ NRE አቀራረብን ለድብልቅ III-V/CMOS ውህደት ያሳያል;ጉድለቶች በጠባቡ ቦይ ክልል ውስጥ ተይዘዋል;(ለ) NRE በመጠቀም የHBT ቁልል ዕድገት እና (ሐ) ለHBT መሣሪያ ውህደት የተለያዩ የአቀማመጥ አማራጮች።

በተጨማሪም፣ ከCMOS ጋር ተኳሃኝ የሆኑ GaN/AlGaN በ 200mm Si ላይ የተመሰረቱ መሳሪያዎች ሶስት የተለያዩ የመሣሪያ አርክቴክቸር - HEMTs፣ MOSFETs እና MISHEMTs በማወዳደር ተሰርተዋል።MISHEMT መሳሪያዎች በመሳሪያው መጠነ-ሰፊነት እና የድምጽ አፈፃፀም ከሌሎቹ የመሳሪያ ዓይነቶች እንደሚበልጡ ታይቷል ከፍተኛ ድግግሞሽ ክወና።ከፍተኛ የተቆረጠ የfT/fmax ድግግሞሾች በ50/40 አካባቢ የተገኙት ለ300nm በር ርዝማኔ ነው፣ ይህም ከተዘገበው GaN-on-SiC መሳሪያዎች ጋር ነው።ከተጨማሪ የበር ርዝመት ልኬት በተጨማሪ፣ AlInN እንደ ማገጃ ቁሳቁስ የመጀመሪያ ውጤቶች አፈፃፀሙን የበለጠ ለማሻሻል ያለውን አቅም ያሳያል፣ እና ስለዚህ የመሳሪያውን የአሠራር ድግግሞሽ ወደሚፈለጉት ሚሜ ሞገድ ባንዶች ይጨምሩ።