बेल्जियन संशोधन आणि नवोन्मेष केंद्र असलेल्या Imec ने 300mm Si वर प्रथम कार्यशील GaAs-आधारित हेटरोजंक्शन द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर (HBT) उपकरणे आणि 200mm Si वर CMOS-सुसंगत GaN-आधारित उपकरणे mm-वेव्ह अनुप्रयोगांसाठी सादर केली आहेत.
5G ऍप्लिकेशन्सच्या पलीकडे RF फ्रंट-एंड मॉड्यूल्स सक्षम करण्यासाठी CMOS-सुसंगत तंत्रज्ञान म्हणून III-V-on-Si आणि GaN-on-Si या दोन्हींची क्षमता हे परिणाम दर्शवतात.ते गेल्या वर्षीच्या IEDM परिषदेत (डिसेंबर 2019, सॅन फ्रान्सिस्को) सादर केले गेले होते आणि IEEE CCNC (10-13 जानेवारी 2020, लास वेगास) येथे ब्रॉडबँडच्या पलीकडे ग्राहक संप्रेषणाविषयी Imec च्या मायकेल पीटर्सच्या मुख्य सादरीकरणात वैशिष्ट्यीकृत केले जाईल.
वायरलेस कम्युनिकेशनमध्ये, पुढील पिढीच्या रूपात 5G सह, उच्च ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सीकडे झेप घेतली जाते, गर्दीच्या सब-6GHz बँडमधून मिमी-वेव्ह बँडकडे (आणि त्याहूनही पुढे) जाते.या mm-वेव्ह बँड्सच्या परिचयाचा एकूण 5G नेटवर्क इन्फ्रास्ट्रक्चर आणि मोबाइल डिव्हाइसेसवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो.मोबाईल सेवा आणि फिक्स्ड वायरलेस ऍक्सेस (FWA) साठी, हे वाढत्या गुंतागुंतीच्या फ्रंट-एंड मॉड्यूल्समध्ये भाषांतरित करते जे अँटेनाला आणि सिग्नल पाठवतात.
mm-वेव्ह फ्रिक्वेन्सीवर ऑपरेट करण्यास सक्षम होण्यासाठी, RF फ्रंट-एंड मॉड्यूल्सना उच्च आउटपुट पॉवरसह उच्च गती (10Gbps आणि त्याहून अधिक डेटा-दर सक्षम करणे) एकत्र करावे लागेल.याव्यतिरिक्त, मोबाईल हँडसेटमध्ये त्यांची अंमलबजावणी त्यांच्या फॉर्म फॅक्टर आणि पॉवर कार्यक्षमतेवर उच्च मागणी ठेवते.5G च्या पलीकडे, या आवश्यकता यापुढे आजच्या सर्वात प्रगत RF फ्रंट-एंड मॉड्युल्ससह साध्य करता येणार नाहीत जे सामान्यत: पॉवर अॅम्प्लिफायर्ससाठी GaAs-आधारित HBTs - लहान आणि महाग GaAs सब्सट्रेट्सवर वाढलेल्या विविध तंत्रज्ञानावर अवलंबून असतात.
“5G च्या पलीकडे पुढील पिढीचे RF फ्रंट-एंड मॉड्यूल्स सक्षम करण्यासाठी, Imec CMOS-सुसंगत III-V-on-Si तंत्रज्ञानाचा शोध घेते”, Imec मधील कार्यक्रम संचालक, Nadine Collaert म्हणतात.“Imec इतर CMOS-आधारित सर्किट्स (जसे की कंट्रोल सर्किटरी किंवा ट्रान्सीव्हर तंत्रज्ञान) सह फ्रंट-एंड घटकांचे (जसे की पॉवर अॅम्प्लीफायर आणि स्विचेस) सह-एकीकरण शोधत आहे, ज्यामुळे किंमत आणि फॉर्म फॅक्टर कमी करणे आणि नवीन हायब्रिड सर्किट टोपोलॉजी सक्षम करणे. कामगिरी आणि कार्यक्षमता संबोधित करण्यासाठी.Imec दोन भिन्न मार्गांचा शोध घेत आहे: (1) Si वर InP, लक्ष्यित मिमी-वेव्ह आणि फ्रिक्वेन्सी 100GHz (भविष्यातील 6G ऍप्लिकेशन्स) आणि (2) Si वरील GaN-आधारित उपकरणे, लक्ष्यीकरण (पहिल्या टप्प्यात) खालच्या mm-वेव्हला. उच्च पॉवर घनतेची आवश्यकता असलेले बँड आणि अॅड्रेसिंग अॅप्लिकेशन्स.दोन्ही मार्गांसाठी, आम्ही आता आश्‍वासक कार्यप्रदर्शन वैशिष्‍ट्ये असलेली पहिली फंक्‍शनल डिव्हाइस मिळवली आहेत आणि त्यांची ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सी आणखी वाढवण्‍याचे मार्ग आम्ही ओळखले आहेत.”
300mm Si वर उगवलेले कार्यात्मक GaAs/InGaP HBT उपकरणे InP-आधारित उपकरणांच्या सक्षमीकरणाच्या दिशेने पहिले पाऊल म्हणून प्रदर्शित केले गेले आहेत.Imec च्या अनन्य III-V नॅनो-रिज इंजिनिअरिंग (NRE) प्रक्रियेचा वापर करून 3x106cm-2 थ्रेडिंग डिस्लोकेशन डेन्सिटीच्या खाली दोष-मुक्त डिव्हाइस स्टॅक प्राप्त केले गेले.स्ट्रेन रिलॅक्स बफर (SRB) लेयर्ससह Si सबस्ट्रेट्सवर तयार केलेल्या GaAs सह, उपकरणे संदर्भ उपकरणांपेक्षा बऱ्यापैकी चांगली कामगिरी करतात.पुढील चरणात, उच्च-गतिशीलता InP-आधारित उपकरणे (HBT आणि HEMT) शोधली जातील.
वरील प्रतिमा 300mm Si वर संकरित III-V/CMOS एकत्रीकरणासाठी NRE दृष्टिकोन दर्शवते: (a) नॅनो-ट्रेंच निर्मिती;दोष अरुंद खंदक प्रदेशात अडकले आहेत;(b) NRE वापरून HBT स्टॅक वाढ आणि (c) HBT उपकरण एकत्रीकरणासाठी भिन्न लेआउट पर्याय.
शिवाय, 200mm Si वर CMOS-सुसंगत GaN/AlGaN-आधारित उपकरणे तीन भिन्न उपकरण आर्किटेक्चर्स - HEMTs, MOSFETs आणि MISHEMTs यांची तुलना करून तयार केली गेली आहेत.हे दर्शविले गेले की MISHEMT डिव्हाइसेस उच्च-फ्रिक्वेंसी ऑपरेशनसाठी डिव्हाइस स्केलेबिलिटी आणि आवाज कामगिरीच्या बाबतीत इतर डिव्हाइस प्रकारांपेक्षा जास्त कामगिरी करतात.300nm गेट लांबीसाठी 50/40 च्या आसपास fT/fmax ची पीक कट-ऑफ फ्रिक्वेन्सी प्राप्त झाली, जी नोंदवलेली GaN-on-SiC उपकरणांशी सुसंगत आहे.पुढील गेट लांबी स्केलिंग व्यतिरिक्त, अडथळा सामग्री म्हणून AlInN सह प्रथम परिणाम कार्यप्रदर्शन अधिक सुधारण्याची क्षमता दर्शवतात आणि म्हणूनच, आवश्यक मिमी-वेव्ह बँड्सपर्यंत डिव्हाइसची ऑपरेटिंग वारंवारता वाढवतात.
पोस्ट वेळ: 23-03-21