ניו-טק מגזין | פברואר 2023

) ליישומי GaN טרנזיסטוריםעל בסיס גליום ניטריד ( תקשורת גלי הרדיו של העתיד: סקירתאבן בניין טכנולוגית

Hao Yu & Bertrand Parvais, IMEC

מחקר חדש חושף את מנגנון בידוד על בסיס HEMT הטרנזיסטורים מסוג ) של השתלת יונים GaN גליום ניטריד ( התפקיד הצפוי של HEMT טרנזיסטורים מסוג על בסיס גליום ניטריד ) בדורות הבאים של GaN ( התקשורת הסלולרית לנוכח הביקוש הגדל בהתמדה לרוחב פס והעומס בטווחי התדרים הקיימים, מחפשת תעשיית הטלקומוניקציה טכנולוגיות חדשות כמענה לדרישות של דורות התקשורת הסלולרית הבאים. המפתח להגדלת רוחב הפס הוא מעבר לשימוש בתדרים גבוהים יותר מכיוון שככל שהתדר גבוה יותר, כך גדל גם רוחב הפס. מוליכים למחצה חדשים ממשפחת שנחקרים כיום, כמו אינדיום פוספיד, III - V צפויים לשמש בטווח התדרים הגבוהים (יותר ) צפוי GaN ), בעוד שגליום ניטריד ( Ghz 100 מ־ 50 לשמש בטווח התדרים הנמוכים (מתחת ל־ גיגה־הרץ) של הספקטרום האלקטרומגנטי, ) של 5 G כמו ברשתות הדור החמישי ( התקשורת הסלולרית וייתכן שאף בגרסאות .) 6 G המוקדמות של הדור השישי (

מזעור והוזלת עלויות: פלטפורמת גליום ניטריד על גבי סיליקון כדי לשמש כמגבר הספק בציוד קצה ובתאים קטנים, בנוסף לתכונות החשמליות המתאימות, על הטרנזיסטור להיות גם קטן וזול לייצור. כפי שכבר הוזכר, תכונות ) מסייעות GaN החומר של גליום ניטריד ( במזעור השבבים, אבל מזעור שבבי התקשורת לרמה הנדרשת יחייב שימוש בחומרים נוספים. במסגרת תוכנית גלי , עובדים imec ) המתקדמת של RF הרדיו ( החוקרים על פיתוח שבבי תקשורת על בסיס פלטפורמת גליום ניטריד על גבי סיליקון. גליום ניטריד על גבי סיליקון (מכאן והלאה ') נבחר לשמש כמוליך למחצה GaN - on - Si ' על פני גליום ניטריד על גבי סליקון קרביד ') משום שהוא GaN - on - SiC (מכאן והלאה ' זול יותר: לא רק שפרוסת הסיליקון זולה יותר, אלא שהוא גם מתאים לתהליכי ייצור פותחה GaN - on - Si קיימים. טכנולוגיית לראשונה עבור ספקי כוח במטרה לשמש בממירי זרם במטענים, מחשבים, שרתים, מכוניות חשמליות, מערכות תאורה ומערכות סולאריות. עם זאת, התאמתה

צפיפות זרם גבוהה, ניידות אלקטרונים גבוהה ומתח פריצה גבוה ) הוא המועמד המוביל GaN גליום ניטריד ( ליישומי תקשורת גלים מילימטריים בתדרים נמוכים בזכות תכונותיו הפיזיקליות: צפיפות זרם גבוהה, ניידות אלקטרונים גבוהה ומתח פריצה גבוה. הניידות החשמלית הגבוהה של גליום ניטריד ) מאפשרת להשתמש בו למיתוג תדרים GaN ( גבוהים יותר מאלה שלהם מסוגל סיליקון. בנוסף למהירות, מסוגל הגליום ניטריד ) לעבוד במתחים גבוהים ולכן מתאים GaN ( לשמש גם בספקי כוח יעילים אנרגטית. התכונות האלו הופכות אותו למועמד המוביל לשמש במגברי ההספק שימצאו ברכיבי התקשורת של הדורות הבאים של הטלפונים הניידים והתאים הקטנים. שבבי התקשורת האלה אחראים על העברת האותות אל האנטנה ולקליטתם ממנה. ) מסוגל לעבוד GaN מכיוון שגליום ניטריד ( במתחים גבוהים יותר לעומת סיליקון או סיליקון־גרמניום, השימוש בו צפוי להגדיל את טווח השידור ו/או לצמצם את מספר הרכיבים הנדרשים להפעלת האנטנה.

New-Tech Magazine l 52