Deutsche Forscher entwickeln Terahertz-Chips in Sandwich-Bauweise

Den Forscherteams von zwei Leibniz-Instituten ist es gelungen, auf einem „Sandwich“-Chip siliziumbasierte CMOS-Schaltungen mit Indiumphosphid-Schaltungen zu verbinden. Sie glauben, damit „das Beste aus zwei Technologien“ vereint zu haben, und hoffen auf schnellere und leistungsfähigere Halbleiter. Sie sollen erforderliche Leistungen auch bei höheren Frequenzen bis in den Terahertz-Bereich bieten.

Ihr spezialisiertes Know-how gebündelt haben das Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) in Berlin und das Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik (IHP) in Frankfurt/Oder. Sie berichten von ersten Messergebnissen, 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.

Der Sandwich-Chip integriert Indiumphosphid-Schaltungen mit siliziumbasierten CMOS-Schaltungen (Bild: FBH / P. Immerz).

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 stoße. Als Vorteil stellen die Forscher außerdem heraus, dass die Fertigungs- und Integrationserfahrungen bei CMOS-Schaltungen weiter 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 weiter zu optimieren. 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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