Deutsche Forscher präsentieren neuartige Terahertz-Chips

Die hybriden Chips versprechen hohe Ausgangsleistung auch bei Frequenzen bis in den Terahertz-Bereich. Für ihre Entwicklung haben zwei Leibniz-Institute siliziumbasierte CMOS-Schaltungen mit Indiumphosphid-Schaltungen verbunden und auf einem Wafer kombiniert.

von Bernd Kling 0


Den Forscherteams von zwei Leibniz-Instituten ist es gemeinsam gelungen, auf einem “Sandwich”-Chip siliziumbasierte CMOS-Schaltungen mit Indiumphosphid-Schaltungen zu verbinden. Sie hoffen damit auf schnellere und leistungsfähigere Chips, die auch bei Frequenzen bis in den Terahertz-Bereich die geforderte Leistung bieten. Um zu dem Ergebnis zu kommen, haben das Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) in Berlin und das Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik (IHP) in Frankfurt/Oder ihr spezialisiertes Know-how gebündelt.

Der jetzt vorgestellte Chip vereint Indiumphosphid-Schaltungen mit siliziumbasierten CMOS-Schaltungen (Bild: FBH / P. Immerz).

Sie legen nun erste Messergebnisse vor, die die Leistungsfähigkeit der auf einem Halbleiterwafer verbundenen Schaltungen belegen. Die Integration auf einem Chip rücke neue, anspruchsvolle Anwendungen in greifbare Nähe, etwa hochauflösende bildgebende Systeme in der Medizin – oder erlaube auch hohe Datenraten in Funknetzen.

Davon profitieren könnten grundsätzlich Anwendungen, die zugleich auf hohe Ausgangsleistungen als auch schnellere Computerprozessoren angewiesen sind. Dazu seien immer stärker miniaturisierte Schaltungen auf den Chips erforderlich – bei Frequenzbereichen von 100 Gigahertz und mehr sinke jedoch in kleinen Schaltkreisen die Durchbruchspannung und damit die verfügbare Ausgangsleistung.

Die Materialkombination mit Indiumphosphid aber soll genau die gewünschten Eigenschaften liefern – hohe Leistungen bei hohen Frequenzen – bei denen siliziumbasierte CMOS-Technologie an ihre Grenzen stößt. Als Vorteil nennen die Forscher außerdem, dass die in der Industrie gesammelten Fertigungs- und Integrationserfahrungen mit CMOS-Schaltungen weiterhin nutzbar sind.

“Es ist uns gelungen, beide Technologiewelten so aufeinander abzustimmen, dass die Schaltungen die geforderten Hochfrequenzeigenschaften liefern”, erklärte Teamleiter Wolfgang Heinrich vom FBH in einer Mitteilung (PDF). Es gehe jetzt darum, in einem bereits bewilligten Folgeprojekt den Prozess zu stabilisieren und die Schaltungen zu verbessern. Die Forscher wollen die Möglichkeiten hybrider Chips “bis an die Grenzen des Machbaren” ausschöpfen, um die Sandwich-Schaltungen in anspruchsvolle Anwendungen integrieren zu können.

[mit Material von Jack Clark, ZDNet.com]

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