Infineon stellt neue Bestwerte für Hochfrequenzschaltungen auf: Chips aus Silizium-Germanium arbeiten mit bis zu 110 GHz

(PresseBox) (München, ) Infineon hat in seinen Münchner Forschungslabors neue Bestwerte bei Höchstfrequenz-ICs erreicht. Aufgestellt wurden die neuen Geschwindigkeits-Weltrekorde mit einer hoch entwickelten bipolaren Silizium-Germanium-(SiGe) Prozesstechnologie. Die gemessenen Leistungsdaten liegen 10 bis 30 Prozent über den Betriebsfrequenzen von Schaltungen anderer Hersteller. Damit sind neue Anwendungsfelder im Bereich der Hochfrequenz-Produkte und Breitband-Kommunikationssysteme für SiGe zugänglich. Zu den Bauelementen und Produkten, die von diesen Forschungsergebnissen kurzfristig profitieren, gehören neben diskreten Bauelementen (wie etwa Transistoren und Dioden) auch extrem verlustleistungsarme, drahtgebundene Datenübertragungssysteme für Datenraten bei 40 Gbit/s und darüber, Mikrowellen-Richtfunkstrecken, ultra-breitbandige, drahtlose Kommunikationssysteme bis zu 60 GHz sowie 77-GHz-Radarsysteme für Kfz-Anwendungen. Die Ergebnisse unterstreichen die technologische Spitzenstellung von Infineon auf dem Gebiet der Hochfrequenz-Halbleiter deutlich. Außerdem stärkt das Unternehmen damit seine Position als führender Anbieter von Lösungen für die Hochgeschwindigkeits-Kommunikation.

Mit seiner modernen SiGe:C-Bipolartechnologie erreicht Infineon eine Grenzfrequenz fT von mehr als 200 GHz und eine bisher unerreichte Ringoszillator-Gatterlaufzeit von nur 3,7 ps (Pikosekunden, 10-12 Sekunden). Auf der Basis dieses Prozesses gelang den Forschern die Herstellung verschiedener integrierter Schaltungen für Breitbandkommunikationssysteme, die jeweils neue Geschwindigkeits-Weltrekorde darstellen. Zu den demonstrierten Schaltungen gehören ein dynamischer Frequenzteiler für mehr als 110 GHz Betriebsfrequenz, ein statischer Frequenzteiler für bis zu 86 GHz und ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) bei 95 GHz. Mit diesen Schaltungs-Resultaten kann Infineon außerdem erstmals die Machbarkeit eines 77-GHz-Radar-Transceivers für Kfz-Applikationen in SiGe demonstrieren. Die ausgezeichneten Schaltungsergebnisse deuten auf technologisch sehr ausgewogene Transistorparameter für analoge und digitale Applikationen sowie auf sehr niedrige Rauschwerte hin.

Die erreichten Forschungsergebnisse zeigen deutlich, dass sich die SiGe-Technologie hervorragend für eine breite Palette schneller analoger und digitaler Applikationen eignet – von der Datenübertragung im Gbit/s-Bereich über extrem breitbandige Funk-Applikationen bis hin zu Mikrowellen-Produkten.

“Diese Resultate unterstreichen die Entschlossenheit von Infineon, bei der technologischen Entwicklung richtungweisend zu sein, um hochleistungsfähige Bauelemente für die kommende Generation von Produkten und Systemlösungen anbieten zu können”, sagte Dr. Werner Simbürger von der Infineon-Forschungsabteilung für Hochfrequenz-Schaltungen. “Die Entwicklung und Demonstration dieser für Frequenzen von 100 GHz und darüber geeigneten Bauelemente erlaubt unseren Kunden, eine neue Klasse von Produkten für Höchstfrequenz-Anwendungen zu entwickeln und kostengünstig herzustellen.”



Höchstfrequenz-Schaltungen der Spitzenklasse in Silizium



Infineon demonstriert als weltweit erstes Unternehmen einen dynamischen Frequenzteiler mit einem Teilerverhältnis von 2 und einer gemessenen maximalen Eingangsfrequenz von mehr als 110 GHz. An einer Versorgungsspannung von 5 V beträgt der Strombedarf dieser Schaltung lediglich 62 mA. Ebenso wurde von den Forschern ein modernster statischer Frequenzteiler (Teilerverhältnis 32) entwickelt, dessen maximale Eingangsfrequenz 86 GHz beträgt. Diese Schaltung arbeitet ebenfalls mit 5 V Betriebsspannung bei 180 mA Stromaufnahme.

Spannungsgesteuerte Oszillatoren (Voltage Controlled Oscillators; VCOs) sind wichtige Komponenten für Hochfrequenz-Übertragungssysteme. Infineon entwickelte und demonstrierte einen vollintegrierten VCO für einen Frequenzbereich von 95 GHz bis 98 GHz mit einem Phasenrauschen von bisher unerreichten -97 dBc/Hz, bei einer Carrier-Offset-Frequenz von 1 MHz. Die Ausgangsleistung beträgt -6 dBm, wobei die Stromaufnahme mit 12 mA, bei 5 V Betriebsspannung, außerordentlich gering ist.

Infineon verfügt bereits über einen bewährten 70-GHz-SiGe-Herstellungsprozess, in dem eine Vielzahl von Bauelementen hergestellt wird. Dazu gehören unter anderem Radiofrequenz-Transistoren für drahtlose lokale Netzwerke, rauscharme Verstärker als monolithische Mikrowellen ICs für Anwendungen wie GPS oder CDMA sowie monolithische Mikrowellen ICs für Basisstationen von Mobilfunkanlagen.



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