年复一年,越来越多的用户通过无线方法传输越来越多的数据。为了跟上这一趋势并使数据传输更快、更高效,第五代移动通讯 (5G) 正在推出,业界已经在关注未来的生长。5G 可实现 10Gbit/s 的峰值数据速率,而 6G 预计从 2030 年起将以 100Gbit/s 的速率运行。除了应对更大都据和毗连之外,研究职员还研究下一代无线通讯怎样支持自动驾驶和全息保存等新用例。
为了实现极高的数据速率,电信行业一直在提高无线信号的频率。虽然 5G 最初使用 6GHz 以下频段,但针对 28/39GHz 的产品已经展示。别的,由于 FR3 (6-20GHz) 频段能够平衡笼罩规模和容量,因此人们对 5G 网络使用 FR3 (6-20GHz) 频段越来越感兴趣。关于 6G,100GHz 以上的频率正在讨论中。

转向更高的频率有几个优点:可以使用新的频段,解决现有频段内的频谱稀缺问题。并且,事情频率越高,就越容易获得更宽的带宽。原则上,高于 100GHz 的频率和高达 30GHz 的带宽允许电信运营商在无线数据链路中使用低阶调制计划,从而降低功耗。较高的频率还与较小的波长 (λ) 相关。随着天线阵列尺寸随λ 2缩放,天线阵列可以排列得更麋集。这有助于更好的波束成形,这种手艺可确保大部分传输能量抵达目的吸收器。但更高频率的泛起是有价钱的。现在,CMOS是构建发射器和吸收器要害组件的首选手艺。其中包括前端?槟诘墓β史糯笃,用于向天线发送射频信号或从天线发送射频信号。事情频率越高,基于 CMOS 的功率放大器就越难以以足够高的效率提供所需的输出功率。

这就是GaN 和 InP等手艺施展作用的地方。由于精彩的质料特征,这些 III/V 族半导体更有可能在高事情频率下提供所需的输出功率和效率。例如,GaN具有高电流密度、高电子迁徙率和大击穿电压。高功率密度还可以实现较小的形状尺寸,从而在相同性能的情形下减小总系一切尺寸。升级的机缘与挑战
但若是我们思量本钱和集成的浅易性,GaN 和 InP 器件手艺还无法与基于 CMOS 的手艺完全竞争。III/V 器件通常在小型且腾贵的非硅衬底上制造,依赖于不太适合大批量制造的工艺。将这些器件集成在 200 或 300mm 硅晶圆上是一种有趣的要领,可以在坚持卓越射频性能的同时实现整体优化。硅基板不但更自制,并且兼容 CMOS 的工艺还可以实现大规模制造。
在 Si 平台上集成 GaN 和 InP需要连系新的晶体管和电路设计要领、质料和制造手艺。主要挑战之一与大晶格失配有关:InP 为 8%,GaN 为 17%。众所周知,这会在层中爆发许多缺陷,最终降低器件性能。
别的,我们还必需将基于 GaN-on-Si 和 InP-on-Si 的组件与基于 CMOS 的组件配合集成到一个完整的系统中。GaN 和 InP 手艺最初将用于实现前端?槟诘墓β史糯笃。别的,低噪声放大器和开关可能受益于这些化合物半导体的奇异性能。但最终,校准、控制和波束形成仍然需要 CMOS。
在其高级射频妄想中,imec 与其行业相助同伴一起探索在大尺寸硅晶圆上集成 GaN 和 InP 器件的种种要领,以及怎样实现它们与 CMOS 组件的异构集成。正在评估差别用例(基础设施(例如 FWA)以及用户装备)的优弱点。
凭证起始衬底的差别,GaN 手艺有多种类型:GaN bulk substrates, GaN-on-SiC和GaN-on-Si。现在,GaN-on-SiC获得了普遍探索,并已用于基础设施应用,包括 5G 基站。GaN-on-SiC比GaN bulk substrates手艺更具本钱效益,并且碳化硅是一种精彩的热导体,有助于散发高功率基础设施应用中爆发的热量。然而,本钱和基板尺寸有限使其不太适合大规模生产。
相反,GaN-on-Si具有扩大到 200mm 甚至 300mm 晶圆的潜力。得益于多年来电力电子应用的立异,GaN在大尺寸Si衬底上的集成取得了重大希望。但硅基氮化镓手艺还需要进一步刷新,以实现最佳射频性能。主要挑战在于实现与 GaN-on-SiC 相当的大信号和可靠性性能以及提高事情频率。这需要在质料堆叠设计和质料选择方面一直立异,缩短 HEMT 的栅极长度,抑制寄生效应,并坚持尽可能低的射频色散。
Imec 的射频 GaN-on-Si 工艺流程从在 200mm Si 晶圆上生长(通过金属有机化学气相沉积 (MOCVD))外延结构最先。该结构由专有的 GaN/AlGaN 缓冲结构、GaN 沟道、AlN 距离物和 AlGaN 势垒组成。具有 TiN 肖特基金属栅极的 GaN HEMT 器件随后与(低温)3 级 Cu 后道工艺集成。
近期,imec的GaN-on-Si平台取得了具有竞争力的效果,输出功率和功率附加效率(PAE)首次靠近GaN -on-SiC手艺。PAE 是评估功率放大器效率的常用指标,它思量了放大器增益对其整体效率的影响。

图 3 - 硅基氮化镓基准测试数据。红色的 IMEC 数据是 GaN-on-Si 器件的最佳报告之一,可与 GaN-on-SiC 衬底相媲美(如 IEDM 2022 上先容的)。
通过建;疃霾故忠湛⒔钪沼兄谑迪指玫男阅芎涂煽啃。例如,在 IEDM 2022 上,imec 推出了一个仿真框架,可以更好地展望射频装备中的热传输。在硅基氮化镓 HEMT 的案例研究中,模拟显示峰值温升比之前展望的横跨三倍。诸云云类的建模事情为在开发阶段早期优化射频器件及其结构提供了进一步的指导。
最终,III/V-on-Si 功率放大器必需与认真校准和控制等功效的基于 CMOS 的组件相连系。Imec 正在研究种种异构集成选项,权衡它们在种种用例中的优弱点。
先进的层压基板手艺是将差别射频元件集成到系统级封装中的最常见要领,并且正在举行优化以使其能够顺应更高的频率。
别的,imec还探索更先进的异构集成选项,包括2.5D中介层和3D集成手艺。
特殊是关于 100GHz 以上的频率,需要注重的是天线?樽钕冉缢凳辗⑵骺捎玫那。事实上,当频率较高时,波长会减小,天线阵列的面积也会响应缩小。在 100GHz 以上,天线尺寸变得小于前端?槌叽,而前端?槌叽缦招┎换崴孀牌德实脑鎏矶跣。关于大型天线阵列设置,一个有趣的选择是将射粕习端?橐浦撂煜哒罅邢路。这就是3D 集成手艺的用武之地(die-to-wafer or 和wafer-to-wafer)施展作用,实现前端?楹吞煜吣?橹涞亩糖颐魅返呐连。然而,热治理仍然是 3D 集成的一个主要问题,并且能够提供有用的散热器至关主要。在imec,我们正在举行周全的系统手艺协同优化 (STCO) 剖析,以评估用于 3D 集成的差别手艺,并从系统级角度指导手艺选择。
关于手持装备,镌汰天线数目可以松开限制,2.5D interposer手艺被以为是一种有趣的要领。这种异构集成选项使用具有光刻界说毗连的层客栈,甚至是硅通孔,以在基于 III/V 和 CMOS 的组件之间举行通讯。在这种情形下,III/V 器件位于 CMOS 芯片旁边,可以实现更好的热治理,由于两个芯片都可以与散热器直接接触。然而,这种架构仅允许一维波束控制。我们现在正在评估 2.5D 中介层手艺的硬件实现,研究基板、电介质和再漫衍层的最佳组合,以最大限度地镌汰消耗。例如,我们展示了射频定制硅中介层手艺的第一个版本,该手艺使用标准硅基板、铜半加成互连

图 75– 封装中集成有 InP 和 CMOS 器件以及天线阵列的 RF Si 内插器的示意图。
总之,最近的升级和集成事情批注,硅基氮化镓和硅基磷化铟可以成为下一代高容量无线通讯应用的可行手艺。
射频芯片封装洗濯:尊龙凯时科技研发的水基洗濯剂配合合适的洗濯工艺能为芯片封装条件供清洁的界面条件。
水基洗濯的工艺和装备设置选择对洗濯细密器件尤其主要,一旦选定,就会作为一个恒久的使用和运行方法。水基洗濯剂必需知足洗濯、漂洗、干燥的全工艺流程。
污染物有多种,可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到情形中的湿气,通电后爆发电化学迁徙,形成树枝状结构体,造成低电阻通路,破损了电路板功效。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层,在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物,尚有粒状污染物,例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、灰尘等,这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、爆发气孔、短路等等多种不良征象。
这么多污染物,究竟哪些才是最备受关注的呢?助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中,它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种因素,焊后必定保存热改性天生物,这些物质在所有污染物中的占有主导,从产品失效情形来而言,焊后剩余物是影响产品质量最主要的影响因素,离子型残留物易引起电迁徙使绝缘电阻下降,松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大,严重者导致开路失效,因此焊后必需举行严酷的洗濯,才华包管电路板的质量。
推荐使用尊龙凯时科技水基洗濯剂产品。
Tips:
【阅读提醒】
以上为本公司一些履历的累积,因工艺问题内容普遍,没有面面俱到,只对常见问题作剖析,随着电子工业的一直更新换代,新的工艺问题也一直泛起,本公司自建设以来一直的追求产品的立异,做到与时俱进,熟悉种种生产重大工艺,能为种种客户提供全方位的工艺、装备、质料的洗濯解决计划支持。
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