Imec نے 5G اور 6G کے لیے ماڈل GaN HEMT اور InP HBT RF ڈیوائسز کا فریم ورک متعارف کرایا

خبریں: مائکروئلیٹرانکس

6 دسمبر 2022

سان فرانسسکو میں 68ویں سالانہ IEEE انٹرنیشنل الیکٹران ڈیوائسز میٹنگ (IEDM 2022) میں (3–7 دسمبر)، لیوین، بیلجیئم کے نانو الیکٹرانکس ریسرچ سینٹر imec نے مونٹی کارلو بولٹزمین ماڈلنگ فریم ورک پیش کیا ہے جو، پہلی بار، مائکروسکوپک ہیٹ کیریئر کا استعمال کرتا ہے۔ 3G اور 5G وائرلیس کمیونیکیشن کے لیے جدید ترین RF آلات میں 6D تھرمل ٹرانسپورٹ کی پیش گوئی کرنے کے لیے تقسیم۔

نتائج کو دو مدعو شدہ مقالوں میں پیش کیا گیا، تھرمل ماڈلنگ پر Bjorn Vermeersch اور Nadine Collaert نے گیلیم نائٹرائڈ (GaN) اور انڈیم فاسفائیڈ (InP) ٹیکنالوجیز پر اگلی نسل کے اعلیٰ صلاحیت والے وائرلیس مواصلات کے لیے بالترتیب [کاغذات 11.5 اور 15.3۔

GaN ہائی الیکٹران-موبلٹی ٹرانزسٹرز (HEMTs) اور InP heterojunction bipolar transistors (HBTs) کے ساتھ کیس اسٹڈیز سے پتہ چلتا ہے کہ چوٹی کا درجہ حرارت بلک مادی خصوصیات کے ساتھ روایتی پیشین گوئیوں سے تین گنا زیادہ ہے۔ Imec کا خیال ہے کہ نیا ٹول اگلی نسل کے RF ڈیوائسز کو تھرمل طور پر بہتر ڈیزائن کی طرف بہتر بنانے کے لیے کارآمد ثابت ہوگا۔

شکل 1۔ دو انگلیوں والی GaN-on-Si HEMTs کی انگلی کی چوڑائی کے مقابلے میں ماپا اور پیش گوئی کی گئی تھرمل مزاحمت۔

GaN- اور InP پر مبنی آلات بالترتیب 5G ملی میٹر ویو (mm-wave) اور 6G ذیلی THz موبائل فرنٹ اینڈ ایپلی کیشنز کے لیے دلچسپ امیدواروں کے طور پر سامنے آئے ہیں، ان کی اعلیٰ پیداواری طاقت اور کارکردگی کی وجہ سے۔ ان آلات کو RF ایپلی کیشنز کے لیے بہتر بنانے اور انہیں لاگت سے موثر بنانے کے لیے، III/V ٹیکنالوجیز کو سلیکون پلیٹ فارم تک بڑھانے اور انہیں CMOS کے موافق بنانے پر بہت زیادہ توجہ دی جاتی ہے۔ تاہم، سکڑتے ہوئے فیچر کے سائز اور بڑھتی ہوئی پاور لیول کے ساتھ، خود کو گرم کرنا ایک اہم قابل اعتماد تشویش بن گیا ہے، جو ممکنہ طور پر مزید RF ڈیوائس اسکیلنگ کو محدود کر رہا ہے۔

"زیادہ سے زیادہ برقی کارکردگی کے لیے GaN- اور InP پر مبنی آلات کے ڈیزائن کو ٹیون کرنا اکثر اعلی آپریٹنگ فریکوئنسیوں پر تھرمل کارکردگی کو خراب کر دیتا ہے،" Nadine Collaert، imec میں ایڈوانسڈ RF کے پروگرام ڈائریکٹر نوٹ کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، GaN-on-Si ڈیوائسز کے لیے، ہم نے حال ہی میں برقی کارکردگی میں زبردست پیش رفت حاصل کی ہے، جس سے پہلی بار GaN-on-silicon carbide (SiC) کے برابر پاور ایڈڈ افادیت اور آؤٹ پٹ پاور لایا گیا ہے۔ لیکن ڈیوائس آپریٹنگ فریکوئنسی کو مزید وسعت دینے کے لیے موجودہ فن تعمیر کو کم کرنے کی ضرورت ہوگی۔ ان محدود کثیر پرتوں کے ڈھانچے میں، تاہم، تھرمل ٹرانسپورٹ اب غیر منقسم نہیں ہے، خود کو گرم کرنے کی درست پیشین گوئیوں کو چیلنج کرتی ہے،" وہ مزید کہتی ہیں۔ "ہمارا ناول سمولیشن فریم ورک، ہمارے GaN-on-Si تھرمل پیمائشوں کے ساتھ اچھے مماثلت دیتا ہے، اس بات کا انکشاف کرتا ہے کہ چوٹی کا درجہ حرارت پہلے کی پیش گوئی سے تین گنا زیادہ ہے۔ یہ ان RF ڈیوائس لے آؤٹ کو بہتر بنانے میں رہنمائی فراہم کرے گا تاکہ ترقی کے مرحلے میں برقی اور تھرمل کارکردگی کے درمیان درست تجارت کو یقینی بنایا جا سکے۔

شکل 2. 3D تخروپن میں استعمال ہونے والی InP nanoridge HBT کی جیومیٹری۔

شکل 3. InP nanoridge HBTs میں غیر پھیلانے والے تھرمل ٹرانسپورٹ اثرات (جیسا کہ imec کے مونٹی کارلو سمولیشن کے ذریعے حاصل کیا گیا ہے) کا اثر۔

اس طرح کی رہنمائی ناول InP HBTs کے لیے بھی بہت قیمتی ثابت ہوتی ہے، جہاں imec کا ماڈلنگ فریم ورک اس اہم اثر کو نمایاں کرتا ہے جو غیر متناسب نقل و حمل کے پیچیدہ پیمانے والے فن تعمیر میں خود کو گرم کرنے پر پڑتا ہے۔ ان آلات کے لیے، نینورج انجینئرنگ (NRE) برقی کارکردگی کے نقطہ نظر سے ایک دلچسپ متضاد انضمام کا طریقہ ہے۔ "جبکہ ٹیپرڈ رج بوٹمز III-V مواد کے اندر کم خرابی کی کثافت کو قابل بناتے ہیں، تاہم وہ سبسٹریٹ کی طرف گرمی کو ہٹانے کے لیے تھرمل رکاوٹ پیدا کرتے ہیں،" Bjorn Vermeersch، IMC میں تھرمل ماڈلنگ اور کریکٹرائزیشن ٹیم میں تکنیکی عملے کے پرنسپل رکن کی وضاحت کرتے ہیں۔ "ہمارے NRE InP HBTs کے 3D مونٹی کارلو سمولیشن اس بات کی نشاندہی کرتے ہیں کہ ایک ہی اونچائی کے فرضی یک سنگی میسا کے مقابلے رج ٹوپولوجی تھرمل مزاحمت کو 20 فیصد سے زیادہ بڑھاتی ہے،" وہ مزید کہتے ہیں۔ "ہمارے تجزیے مزید روشنی ڈالتے ہیں کہ رج میٹریل کے براہ راست اثر (مثلاً InP بمقابلہ InGaAs) خود کو گرم کرنے پر، ڈیزائن کو تھرمل طور پر بہتر بنانے کے لیے ایک اضافی نوب فراہم کرتے ہیں۔"

ٹیگز: آئی ایم ای سی

ملاحظہ کریں: www.ieee-iedm.org

ملاحظہ کریں: www.imec.be

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو بلاک چین۔ Web3 Metaverse Intelligence. علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://www.semiconductor-today.com/news_items/2022/dec/imec-061222.shtml