Imec، بیلجیئم کے تحقیقی اور جدت طرازی کا مرکز، نے 300mm Si پر پہلے فنکشنل GaAs-based heterojunction bipolar transistor (HBT) آلات پیش کیے ہیں، اور CMOS-compatible GaN-based آلات mm-wave ایپلی کیشنز کے لیے 200mm Si پر پیش کیے ہیں۔
نتائج III-V-on-Si اور GaN-on-Si دونوں کی صلاحیت کو ظاہر کرتے ہیں جو کہ CMOS سے ہم آہنگ ٹیکنالوجیز کے طور پر RF فرنٹ اینڈ ماڈیولز کو 5G ایپلی کیشنز سے آگے کے لیے فعال کر سکتے ہیں۔انہیں گزشتہ سال کی IEDM کانفرنس (دسمبر 2019، سان فرانسسکو) میں پیش کیا گیا تھا اور IEEE CCNC (10-13 جنوری 2020، لاس ویگاس) میں براڈ بینڈ سے آگے صارفین کے مواصلات کے بارے میں Imec کے مائیکل پیٹرز کی کلیدی پریزنٹیشن میں پیش کیا جائے گا۔
وائرلیس کمیونیکیشن میں، اگلی نسل کے طور پر 5G کے ساتھ، زیادہ آپریٹنگ فریکوئنسیوں کی طرف ایک دھکا ہے، جو کہ بھیڑ والے ذیلی 6GHz بینڈز سے mm-wave بینڈز (اور اس سے آگے) کی طرف بڑھ رہے ہیں۔ان mm-wave بینڈز کا تعارف مجموعی طور پر 5G نیٹ ورک کے بنیادی ڈھانچے اور موبائل آلات پر نمایاں اثر ڈالتا ہے۔موبائل سروسز اور فکسڈ وائرلیس ایکسیس (FWA) کے لیے، یہ تیزی سے پیچیدہ فرنٹ اینڈ ماڈیولز میں ترجمہ کرتا ہے جو اینٹینا کو اور اس سے سگنل بھیجتے ہیں۔
ایم ایم ویو فریکوئنسی پر کام کرنے کے لیے، آر ایف فرنٹ اینڈ ماڈیولز کو ہائی اسپیڈ (10 جی بی پی ایس اور اس سے زیادہ کے ڈیٹا ریٹ کو فعال کرنے) کو ہائی آؤٹ پٹ پاور کے ساتھ جوڑنا ہوگا۔اس کے علاوہ، موبائل ہینڈ سیٹس میں ان کا نفاذ ان کے فارم فیکٹر اور پاور کی کارکردگی پر بہت زیادہ مطالبہ کرتا ہے۔5G سے آگے، یہ تقاضے آج کے جدید ترین RF فرنٹ اینڈ ماڈیولز کے ساتھ حاصل نہیں کیے جا سکتے جو عام طور پر پاور ایمپلیفائرز کے لیے GaAs پر مبنی HBTs کے درمیان مختلف ٹیکنالوجیز پر انحصار کرتے ہیں - چھوٹے اور مہنگے GaAs سبسٹریٹس پر اگائے جاتے ہیں۔
"5G سے آگے اگلی نسل کے RF فرنٹ اینڈ ماڈیولز کو فعال کرنے کے لیے، Imec CMOS سے مطابقت رکھنے والی III-V-on-Si ٹیکنالوجی کو تلاش کرتا ہے"، Imec میں پروگرام ڈائریکٹر، Nadine Collaert کہتی ہیں۔“Imec لاگت اور فارم فیکٹر کو کم کرنے اور نئے ہائبرڈ سرکٹ ٹوپولاجیز کو فعال کرنے کے لیے دوسرے CMOS پر مبنی سرکٹس (جیسے کنٹرول سرکٹری یا ٹرانسیور ٹیکنالوجی) کے ساتھ فرنٹ اینڈ پرزوں (جیسے پاور ایمپلیفائرز اور سوئچز) کے باہمی انضمام پر غور کر رہا ہے۔ کارکردگی اور کارکردگی کو حل کرنے کے لیے۔Imec دو مختلف راستوں کی تلاش کر رہا ہے: (1) Si پر InP، 100GHz سے اوپر کی mm-wave اور تعدد کو نشانہ بنانا (مستقبل کی 6G ایپلی کیشنز) اور (2) Si پر GaN پر مبنی ڈیوائسز، (پہلے مرحلے میں) نچلی mm-wave کو نشانہ بنانا بینڈز اور ایڈریسنگ ایپلی کیشنز جنہیں اعلی طاقت کی کثافت کی ضرورت ہے۔دونوں راستوں کے لیے، اب ہم نے کارکردگی کی امید افزا خصوصیات کے ساتھ پہلے فعال آلات حاصل کیے ہیں، اور ہم نے ان کی آپریٹنگ فریکوئنسی کو مزید بڑھانے کے طریقوں کی نشاندہی کی ہے۔"
فنکشنل GaAs/InGaP HBT آلات جو 300mm Si پر اگائے گئے ہیں، ان کو InP پر مبنی آلات کو فعال کرنے کی جانب پہلے قدم کے طور پر دکھایا گیا ہے۔3x106cm-2 تھریڈنگ ڈس لوکیشن ڈینسٹی کے ساتھ ایک عیب سے پاک ڈیوائس اسٹیک Imec کے منفرد III-V نینو رج انجینئرنگ (NRE) کے عمل کو استعمال کرکے حاصل کیا گیا تھا۔یہ آلات ریفرنس ڈیوائسز سے کافی بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتے ہیں، جس میں GaAs کو سٹرین ریلیکسڈ بفر (SRB) تہوں کے ساتھ Si سبسٹریٹس پر بنایا گیا ہے۔اگلے مرحلے میں، اعلیٰ نقل و حرکت والے InP پر مبنی آلات (HBT اور HEMT) کو تلاش کیا جائے گا۔
اوپر کی تصویر 300mm Si پر ہائبرڈ III-V/CMOS انضمام کے لیے NRE اپروچ کو ظاہر کرتی ہے: (a) نینو ٹرینچ فارمیشن؛نقائص تنگ خندق کے علاقے میں پھنسے ہوئے ہیں؛(b) NRE کا استعمال کرتے ہوئے HBT اسٹیک کی ترقی اور (c) HBT ڈیوائس انٹیگریشن کے لیے مختلف ترتیب کے اختیارات۔
مزید برآں، 200mm Si پر CMOS-مطابقت رکھنے والے GaN/AlGaN پر مبنی ڈیوائسز کو تین مختلف ڈیوائس آرکیٹیکچرز - HEMTs، MOSFETs اور MISHEMTs کا موازنہ کرتے ہوئے بنایا گیا ہے۔یہ دکھایا گیا کہ MISHEMT ڈیوائسز ڈیوائس کی اسکیل ایبلٹی اور ہائی فریکوئنسی آپریشن کے لیے شور کی کارکردگی کے لحاظ سے ڈیوائس کی دیگر اقسام سے بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتی ہیں۔50/40 کے ارد گرد fT/fmax کی چوٹی کٹ آف فریکوئنسی 300nm گیٹ کی لمبائی کے لیے حاصل کی گئی تھی، جو کہ رپورٹ کردہ GaN-on-SiC ڈیوائسز کے مطابق ہے۔مزید گیٹ کی لمبائی کی پیمائش کے علاوہ، رکاوٹ کے مواد کے طور پر AlInN کے ساتھ پہلے نتائج کارکردگی کو مزید بہتر بنانے کی صلاحیت کو ظاہر کرتے ہیں، اور اس وجہ سے، آلہ کی آپریٹنگ فریکوئنسی کو مطلوبہ mm-wave بینڈ تک بڑھاتے ہیں۔
پوسٹ ٹائم: 23-03-21