Durch die Kombination analoger und digitaler Funktionen auf kleinsten Bauteilen könnte die zukünftige Mobilkommunikation noch schneller werden, bei geringeren Kosten und Energieverbrauch.

Durch die Kombination analoger und digitaler Funktionen auf kleinsten Bauteilen könnte die zukünftige Mobilkommunikation noch schneller werden, bei geringeren Kosten und Energieverbrauch. preto_perola – Fotolia.com

Die neuartigen Schaltungen für Hochfrequenzanwendungen basieren auf leistungsstarken lll-V-Halbleitermaterialien in Verbindung mit konventioneller Silizium-Technologie und sollen auch kostengünstiger sein. Insight ist ein europäisches Forschungsprojekt, ausgeschrieben heißt es ‚Integration of lll-V Nanowire Semiconductors for Next Generation High Performance CMOS-SoC-Technologies‘. Dabei sollen erstmals durch die Kombination der CMOS (complementary Metal Oxide Semiconductor)-Technologie mit lll-V-Halbleitern sowohl die analoge als auch digitale Funktionsweise integrierter Schaltungen im Millimeterwellen-Frequenzbereich erzielt werden. In den Transistoren werden Nanodrähte basierend auf lll-V-Halbleitermaterialien zur Ladungssteuerung eingesetzt. Der kleine Querschnitt der Nanodrähte erlaubt die Integration auf Silizium (Si)-Substrate mittels Nanotechnologie.

„Diese Art der Herstellung hochleistungsfähiger Komponenten aus lll-V-Halbleitermaterialien auf großen Si-Substraten anhand CMOS-kompatibler Technologien öffnet neue Wege für die Reduzierung der Kosten für Schlüsselkomponenten der Millimeterwellen-Technologie, bei minimaler Verwendung kritischer Materialien“, sagt Prof. Lars-Erik Wernersson von der Universität Lund in Schweden und Koordinator des Insight-Projektes. Es wird von der EU mit 4,3 Mio. Euro für 36 Monate finanziert. Gemeinsam mit dem Fraunhofer IAF arbeiten das LETI (Frankreich), die Universität Lund (Schweden), die Universität Glasgow (UK), das Tyndall National Institute (Irland) sowie IBM (Schweiz) in dem Projekt.

Die lll-V-CMOS-Technologie könnte sich besonders gut für Millimeterwellen-Frontends eignen, in denen sie für den Empfang und die Generierung von Signalen für Kommunikations- sowie Radar- und Bildsysteme dienen wird. Es ist das Ziel des Insight-Konsortiums, Schlüsseltechnologien sowohl für Sender als auch Empfänger zu entwickeln und zugleich die Grenzen der Geometrie und des Layouts der Transistoren zu untersuchen.

Laut Vorhersagen von IBM wird es immer wichtiger, die Grenzen der herkömmlichen Chip-Technologie zu überwinden, um die neu entstehenden Anforderungen intelligenter Computer, dem Internet der Dinge oder Cloud-Plattformen erfüllen zu können: denn diese neuen Technologien verarbeiten ein enorm großes Datenvolumen, wovon 90 % unstrukturiert ist. Die neue Technologie, welche im Projekt Insight entwickelt wird, bietet möglicherweise eine Lösung, die Chip-Technologie über die 10-nm-Marke hinaus zu erweitern und somit neue Anwendungsfelder zu erschließen. Durch die Integration von lll-V-Halbleitermaterialien auf Silizium kann die CMOS-Technologie bessere logische Schaltungen mit niedrigerem Energieverbrauch ermöglichen. Zudem kann so die Realisierung von System-on-Chip (SoC)-Produkten ermöglicht werden, indem die aktuellsten Bausteine der lll-V-Halbleitermaterialien ausgenutzt werden.