Novinky z odvetvia: Technológia reGaN od IVWorks umožňuje prvý GaN HEMT s frekvenciou 742 GHz

Obrázok: Inžinier spoločnosti IVWorks kalibruje plazmový zdroj pre nasadenie v hybridnom systéme MBE vo výrobnom meradle, čím podporuje vysoko uniformný a kvalitný epitaxný rast GaN.

Tranzistor s vysokou mobilitou elektrónov (HEMT) z nitridu gália (GaN) využívajúci patentovanú technológiu selektívneho opätovného rastu reGaN od spoločnosti IVWorks Co Ltd z Daejeonu v Južnej Kórei sa stal prvým GaN tranzistorom na svete, ktorý dosiahol maximálnu frekvenciu oscilácií (f_maximum) presahujúcu 700 GHz. Toto bolo demonštrované prostredníctvom 45 nm GaN HEMT zariadenia vyvinutého výskumným tímom profesora Dae-hyun Kima na Fakulte elektronického inžinierstva na Národnej univerzite Kyungpook a bolo predstavené 18. júna na sympóziu IEEE/JSAP o technológii VLSI a obvodoch v Honolulu na Havaji v USA.

Výskumný tím vyrobil GaN tranzistor s dĺžkou hradla 45 nm a dosiahol rekordnú f..._maximum742 GHz, čím sa stanovil nový štandard pre výkon rádiových frekvencií v technológii GaN tranzistorov. Zariadenie tiež dosiahlo rekordnú priemernú frekvenčnú metriku (favg) 497 GHz, čo je doteraz najvyššia zaznamenaná hodnota pre akúkoľvek technológiu GaN tranzistorov. Tieto výsledky preukazujú, že polovodiče GaN majú dostatočnú výkonnostnú konkurencieschopnosť aj v režime ultravysokých frekvencií a môžu slúžiť ako životaschopná platforma pre budúce subterahertzové a terahertzové elektronické systémy, uvádza IVWorks.

Hoci tranzistory na báze fosfidu india (InP) dlho dominovali v subterahertzovom frekvenčnom režime vďaka svojim výnimočným vlastnostiam prenosu elektrónov, ich relatívne nízke prierazné napätie obmedzuje výstupný výkon a škálovateľnosť systému. Naproti tomu GaN ponúka jedinečnú kombináciu vysokého prierazného elektrického poľa, vysokej hustoty výkonu a vynikajúcej tepelnej odolnosti, čo z nich robí atraktívnych kandidátov pre vysokofrekvenčné a vysokovýkonné aplikácie novej generácie. Dosiahnutie ultravysokofrekvenčného výkonu s GaN však zostáva významnou výzvou. Na prekonanie týchto obmedzení výskumný tím použil pokročilý 45nm hradlový proces a optimalizoval architektúru zariadenia s cieľom maximalizovať vysokofrekvenčný výkon.

Kľúčovým faktorom bola patentovaná technológia selektívneho regenerácie reGaN od spoločnosti IVWorks. ReGaN, vyvinutý exkluzívne spoločnosťou IVWorks, selektívne regeneruje silne dopovaný GaN typu n v oblastiach zdroja a odtoku, čím výrazne znižuje kontaktný odpor. Ako spoločný výskumný partner v tejto štúdii spoločnosť IVWorks preukázala údajne vynikajúcu uniformitu procesu v celom 4-palcovom plátku a dosiahla vynikajúcu reprodukovateľnosť. Okrem toho firma znížila odpor rozhrania regenerácie (R_{celé číslo}) na 0,027 Ω-mm, čím sa blíži k teoretickému limitu dosiahnuteľnému pri zodpovedajúcej koncentrácii nosičov.

„Tento výskum posúva limity vysokofrekvenčného výkonu GaN HEMT tranzistorov na novú úroveň a demonštruje potenciál GaN polovodičov pre ultravysokofrekvenčné aplikácie prostredníctvom prvej demonštrácie GaN HEMT tranzistora na svete s h presahujúcou 700 GHz,“ hovorí profesor Dae-hyun Kim. „Štúdia je obzvlášť významná ako úspešný príklad spolupráce medzi priemyslom a akademickou obcou, ktorý kombinuje pokročilé technológie epitaxného rastu a regenerácie z priemyslu s odbornými znalosťami univerzity vo výskume zariadení a obvodov,“ dodáva.

„Na základe tohto úspechu plánujeme ďalej urýchliť vývoj elektronických zariadení GaN novej generácie zameraných na terahertzové frekvenčné aplikácie pre komunikáciu 6G a pokročilé obranné technológie.“

Spoločnosť IVWorks uvádza, že tento úspech ďalej zdôrazňuje rastúci potenciál technológie GaN rozšíriť sa nad rámec tradičnej rádiofrekvenčnej a výkonovej elektroniky do nových subterahertzových a terahertzových aplikácií vrátane 6G komunikácie, pokročilých radarových systémov, satelitnej komunikácie a obrannej elektroniky novej generácie.

„reGaN je kľúčová technológia, ktorá už prešla kvalifikáciou kvality vo veľkej zlievarni a bola prijatá pre hromadnú výrobu,“ hovorí generálny riaditeľ spoločnosti IVWorks, Young-kyun Noh. „Tento úspech dokazuje, že naša platforma reGaN založená na hybridnej MBE je nielen pripravená na výrobu, ale je aj kľúčovou technológiou pre subterahertzovú a terahertzovú GaN elektroniku novej generácie,“ dodáva. „Sme hrdí na to, že technológia IVWorks prispieva k poprednému svetovému výskumnému míľniku.“