Halvederforskning:
imec med gjennombrudd for 300 mm RF-silisium
Forskningsinstituttet imec tar et viktig steg videre i utviklingen av sin 300 mm RF-silisium-interposer (mellomlegg) plattform. Gjennombruddet baner vei for heterogen integrasjon av III-V-brikker (chiplets) på Si-CMOS, og retter seg spesielt mot millimeterbølge/sub-THz trådløs kommunikasjon og datasentre.
Publisert
Når trådløse systemer beveger seg oppover i millimeterbølge- og sub-THz-frekvenser, og datasentrenes optiske og elektroniske grensesnitt presses til det ytterste, øker integrasjonskostnadene og strømforbruket dramatisk.
En lovende løsning er å kombinere forsterkningen og effektiviteten til III-V-materialer (som InP, GaAs og GaN) med den kostnadseffektive skalerbarheten til tradisjonell Si-CMOS-teknologi. imecs interposerplattform lover nettopp dette: Den holder ytelsesritiske funksjoner i kompakte III-V-chiplets, mens interposeren sørger for lavtapskoblinger og huser de passive komponentene.
Tre nye teknologier på plass
Under årets IMS- og ECTC-konferanser presenterte imec tre viktige teknologiske fremskritt som modner plattformen ytterligere:
10 til 100 ganger høyere tetthet på MIMCAP: Ved å flytte passive komponenter som frikoblingskondensatorer over til interposeren, reduseres størrelsen og kostnaden på III-V-brikkene drastisk. imecs nye MIM-kondensatorarkitektur (MIMCAP) kombinerer et high-k aluminium-hafnium-oksid-dielektrikum med 3D-strukturer i BEOL (back-end-of-line). Dette gir opptil 100 ganger høyere kapasitansetetthet enn typiske innebygde kondensatorer i III-V-teknologi.
Skalerbart simuleringsverktøy opp til sub-THz: imec har utviklet et modelleringsrammeverk for passive komponenter som er validert helt opp til ~300 GHz. Modellen gjør at utviklere nøyaktig kan forutsi kretsytelsen når geometrien endres, uten å måtte resimulere eller måle hver eneste variasjon. Dette kutter utviklingstiden betydelig.
Laserassistert bonding (LAB): For å montere III-V-brikkene på den komplekse interposeren uten å skade temperatursensitive lag, har imec tatt i bruk laserassistert bonding. Metoden oppnår en justeringsnøyaktighet på under 600 nm. RF-målinger bekrefter intakt ytelse etter montering, med refleksjon under −15 dB i området 110–170 GHz.
Ifølge Xiao Sun, sjefsforsker hos imec, er målet fremover å øke teknologiens modenhetsgrad (TRL) og tilrettelegge for lavvolumsproduksjon, slik at industripartnere raskere kan skalere opp neste generasjons RF-systemer.
