Imec 5G এবং 6G এর জন্য GaN HEMT এবং InP HBT RF ডিভাইসের মডেলের কাঠামো প্রবর্তন করেছে

খবর: microelectronics

6 ডিসেম্বর 2022

সান ফ্রান্সিসকোতে 68তম বার্ষিক IEEE ইন্টারন্যাশনাল ইলেক্ট্রন ডিভাইস মিটিং (IEDM 2022) এ (3-7 ডিসেম্বর), বেলজিয়ামের Leuven-এর ন্যানোইলেক্ট্রনিক্স রিসার্চ সেন্টার imec একটি মন্টে কার্লো বোল্টজম্যান মডেলিং ফ্রেমওয়ার্ক উপস্থাপন করেছে যা প্রথমবারের মতো মাইক্রোস্কোপিক হিট ক্যারিয়ার ব্যবহার করে। 3G এবং 5G ওয়্যারলেস যোগাযোগের জন্য উদ্দিষ্ট উন্নত RF ডিভাইসগুলিতে 6D তাপ পরিবহনের পূর্বাভাস দেওয়ার জন্য বিতরণ।

ফলাফলগুলি দুটি আমন্ত্রিত কাগজে উপস্থাপন করা হয়েছিল, তাপীয় মডেলিংয়ের উপর Bjorn Vermeersch এবং Nadine Collaert দ্বারা পরবর্তী প্রজন্মের উচ্চ-ক্ষমতার বেতার যোগাযোগের জন্য গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (GaN) এবং ইন্ডিয়াম ফসফাইড (InP) প্রযুক্তি যথাক্রমে [পেপার 11.5 এবং 15.3।

GaN হাই-ইলেক্ট্রন-মোবিলিটি ট্রানজিস্টর (HEMTs) এবং InP heterojunction বাইপোলার ট্রানজিস্টর (HBTs) এর সাথে কেস স্টাডিতে দেখা গেছে যে সর্বোচ্চ তাপমাত্রা বাল্ক উপাদান বৈশিষ্ট্য সহ প্রচলিত ভবিষ্যদ্বাণীর চেয়ে তিনগুণ বেশি বেড়েছে। Imec মনে করে যে নতুন টুলটি পরবর্তী প্রজন্মের RF ডিভাইসগুলির অপ্টিমাইজেশানগুলিকে তাপগতভাবে উন্নত ডিজাইনের দিকে পরিচালিত করতে কার্যকর হবে৷

চিত্র 1. দুই-আঙ্গুলের GaN-on-Si HEMTs-এর আঙুলের প্রস্থ বনাম তাপীয় প্রতিরোধের পরিমাপ এবং পূর্বাভাস।

GaN- এবং InP-ভিত্তিক ডিভাইসগুলি তাদের উচ্চ আউটপুট শক্তি এবং দক্ষতার কারণে যথাক্রমে 5G মিলিমিটার-ওয়েভ (মিমি-ওয়েভ) এবং 6G সাব-THz মোবাইল ফ্রন্ট-এন্ড অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য আকর্ষণীয় প্রার্থী হিসাবে আবির্ভূত হয়েছে। এই ডিভাইসগুলিকে RF অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য অপ্টিমাইজ করতে এবং তাদের সাশ্রয়ী করতে, III/V প্রযুক্তিগুলিকে একটি সিলিকন প্ল্যাটফর্মে উন্নীত করার এবং সেগুলিকে CMOS-এর সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ করার জন্য অনেক মনোযোগ দেওয়া হয়৷ যাইহোক, সঙ্কুচিত বৈশিষ্ট্যের আকার এবং ক্রমবর্ধমান শক্তির স্তরের সাথে, স্ব-উষ্ণতা একটি প্রধান নির্ভরযোগ্যতা উদ্বেগ হয়ে উঠেছে, সম্ভাব্য আরও RF ডিভাইস স্কেলিং সীমিত করে।

"অনুকূল বৈদ্যুতিক পারফরম্যান্সের জন্য GaN- এবং InP-ভিত্তিক ডিভাইসগুলির ডিজাইন টিউন করা প্রায়শই উচ্চ অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সিতে তাপীয় কার্যকারিতাকে খারাপ করে," আইএমইসি-তে অ্যাডভান্সড আরএফ-এর প্রোগ্রাম ডিরেক্টর নাদিন কোলায়ের্ট নোট করেছেন৷ "উদাহরণস্বরূপ, GaN-on-Si ডিভাইসগুলির জন্য, আমরা সম্প্রতি বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতার ক্ষেত্রে অসাধারণ অগ্রগতি অর্জন করেছি, প্রথমবার GaN-অন-সিলিকন কার্বাইড (SiC) এর সাথে সমানভাবে পাওয়ার-যুক্ত দক্ষতা এবং আউটপুট পাওয়ার এনেছি৷ কিন্তু ডিভাইস অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি আরও বড় করার জন্য বিদ্যমান আর্কিটেকচারের আকার কমানোর প্রয়োজন হবে। এই সীমাবদ্ধ মাল্টি-লেয়ার স্ট্রাকচারে, তবে, তাপ পরিবহন আর বিচ্ছিন্ন নয়, সঠিক স্ব-গরম ভবিষ্যদ্বাণীকে চ্যালেঞ্জ করে, "তিনি যোগ করেন। “আমাদের অভিনব সিমুলেশন ফ্রেমওয়ার্ক, আমাদের GaN-on-Si তাপীয় পরিমাপের সাথে ভাল মিল দেয়, প্রকাশ করে যে সর্বোচ্চ তাপমাত্রা পূর্বের পূর্বাভাসের চেয়ে তিনগুণ বেশি বেড়েছে। এটি বৈদ্যুতিক এবং তাপীয় পারফরম্যান্সের মধ্যে সঠিক ট্রেড-অফ নিশ্চিত করতে বিকাশের পর্যায়ে এই RF ডিভাইস লেআউটগুলিকে অপ্টিমাইজ করার জন্য নির্দেশিকা প্রদান করবে।"

চিত্র 2. 3D সিমুলেশনে ব্যবহৃত InP nanoridge HBT-এর জ্যামিতি।

চিত্র 3. InP ন্যানোরিজ এইচবিটি-তে অ-প্রসারণকারী তাপীয় পরিবহন প্রভাবের প্রভাব (আইএমইসির মন্টে কার্লো সিমুলেশন দ্বারা ক্যাপচার করা হয়েছে)।

এই ধরনের নির্দেশিকা InP HBTs উপন্যাসের জন্যও অত্যন্ত মূল্যবান প্রমাণিত হয়, যেখানে imec-এর মডেলিং কাঠামো জটিল স্কেল করা আর্কিটেকচারে স্ব-উষ্ণায়নের উপর অ-বিচ্ছুরিত পরিবহনের যথেষ্ট প্রভাবকে হাইলাইট করে। এই ডিভাইসগুলির জন্য, ন্যানোরিজ ইঞ্জিনিয়ারিং (NRE) বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা দৃষ্টিকোণ থেকে একটি আকর্ষণীয় ভিন্ন ভিন্ন একীকরণ পদ্ধতি। "যদিও টেপারড রিজ বটমগুলি III-V উপকরণগুলির মধ্যে কম ত্রুটির ঘনত্বকে সক্ষম করে, তবে তারা সাবস্ট্রেটের দিকে তাপ অপসারণের জন্য একটি তাপীয় বাধা সৃষ্টি করে," আইএমইসি-তে থার্মাল মডেলিং এবং চরিত্রায়ন দলের কারিগরি কর্মীদের প্রধান সদস্য Bjorn Vermeersch ব্যাখ্যা করেন৷ "আমাদের NRE InP HBT-এর 3D মন্টে কার্লো সিমুলেশনগুলি নির্দেশ করে যে রিজ টপোলজি একই উচ্চতার একটি হাইপোথেটিকাল মনোলিথিক মেসার তুলনায় 20% এর বেশি তাপীয় প্রতিরোধ বাড়ায়," তিনি যোগ করেন। "আমাদের বিশ্লেষণগুলি আরও হাইলাইট করে রিজ উপাদানের সরাসরি প্রভাব (যেমন InP বনাম InGaAs) স্ব-উষ্ণ করার উপর, ডিজাইনগুলিকে তাপগতভাবে উন্নত করার জন্য একটি অতিরিক্ত নব প্রদান করে।"

ট্যাগ্স: আইএমইসি

যান: www.ieee-iedm.org

যান: www.imec.be

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• প্লেটোব্লকচেন। Web3 মেটাভার্স ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://www.semiconductor-today.com/news_items/2022/dec/imec-061222.shtml