Bilde: En IVWorks-ingeniør kalibrerer en plasmakilde for utplassering i et hybrid MBE-system i produksjonsskala, noe som støtter høy ensartethet og høykvalitets GaN-epitaksialvekst.
En galliumnitrid (GaN) høyelektronmobilitetstransistor (HEMT) som inneholder den proprietære reGaN-selektive gjenvekstteknologien til IVWorks Co Ltd i Daejeon, Sør-Korea, har blitt verdens første GaN-transistor som oppnår en maksimal oscillasjonsfrekvens (fmaks) som overstiger 700 GHz. Dette ble demonstrert gjennom en 45 nm GaN HEMT-enhet utviklet av professor Dae-hyun Kims forskerteam ved School of Electronics Engineering ved Kyungpook National University, og ble avduket 18. juni på IEEE/JSAP Symposium on VLSI Technology & Circuits i Honolulu, Hawaii, USA.
Forskningsteamet produserte en GaN-transistor med en gatelengde på 45 nm og oppnådde en rekordhøy fmakspå 742 GHz, noe som setter en ny standard for RF-ytelse i GaN-transistorteknologi. Enheten oppnådde også en rekordhøy gjennomsnittsfrekvensmetrisk (favg) på 497 GHz, den høyeste verdien som er rapportert hittil for noen GaN-transistorteknologi. Disse resultatene viser at GaN-halvledere har tilstrekkelig ytelseskonkurranseevne selv i ultrahøyfrekvensregimet og kan tjene som en levedyktig plattform for fremtidige elektroniske systemer på subterahertz og terahertz, sier IVWorks.
Selv om indiumfosfid (InP)-baserte transistorer lenge har dominert subterahertz-frekvensregimet på grunn av deres eksepsjonelle elektrontransportegenskaper, begrenser deres relativt lave gjennomslagsspenning utgangseffekt og systemskalerbarhet. I motsetning til dette tilbyr GaN en unik kombinasjon av et høyt gjennomslagselektrisk felt, høy effekttetthet og utmerket termisk robusthet, noe som gjør dem attraktive kandidater for neste generasjons høyfrekvente og høyeffektsapplikasjoner. Å oppnå ultrahøyfrekvent ytelse med GaN har imidlertid vært en betydelig utfordring. For å overvinne disse begrensningene benyttet forskerteamet en avansert 45 nm gate-prosess og optimalisert enhetsarkitektur for å maksimere høyfrekvensytelsen.
En viktig muliggjører var IVWorks' proprietære reGaN-selektive gjenvekstteknologi. ReGaN, som er utviklet eksklusivt av IVWorks, gjenvekster selektivt sterkt dopet n-type GaN i kilde- og drenområdene, noe som reduserer kontaktmotstanden betydelig. Som en medforskningspartner i denne studien demonstrerte IVWorks det som hevdes å være utmerket prosessuenhetlighet over hele 4-tommers waferen og oppnådde enestående reproduserbarhet. Videre reduserte firmaet gjenvekstgrensesnittmotstanden (Rint) til 0,027 Ω-mm, og nærmer seg den teoretiske grensen som oppnås ved den tilsvarende bærerkonsentrasjonen.
«Denne forskningen presser RF-ytelsesgrensene til GaN HEMT-er til et nytt nivå og demonstrerer potensialet til GaN-halvledere for ultrahøyfrekvente applikasjoner gjennom verdens første demonstrasjon av en GaN HEMT med en h som overstiger 700 GHz», sier professor Dae-hyun Kim. «Studien er spesielt meningsfull som et vellykket eksempel på samarbeid mellom industri og akademia, som kombinerer avanserte epitaksiale vekst- og gjenvekstteknologier fra industrien med universitetets ekspertise innen enhets- og kretsforskning», legger han til.
«Med utgangspunkt i denne bragden planlegger vi å akselerere utviklingen av neste generasjons GaN-elektroniske enheter rettet mot terahertz-frekvensapplikasjoner for 6G-kommunikasjon og avanserte forsvarsteknologier.»
IVWorks sier at prestasjonen ytterligere fremhever det voksende potensialet GaN-teknologi har for å ekspandere utover tradisjonell RF- og kraftelektronikk til nye subterahertz- og terahertz-applikasjoner, inkludert 6G-kommunikasjon, avanserte radarsystemer, satellittkommunikasjon og neste generasjons forsvarselektronikk.
«reGaN er en kjerneteknologi som allerede har bestått kvalitetskvalifisering ved et stort støperi og har blitt tatt i bruk for volumproduksjon», sier IVWorks' administrerende direktør Young-kyun Noh. «Denne prestasjonen viser at vår Hybrid-MBE-baserte reGaN-plattform ikke bare er produksjonsklar, men også en viktig muliggjørende teknologi for neste generasjons subterahertz- og terahertz-GaN-elektronikk», legger han til. «Vi er stolte av å se IVWorks-teknologi bidra til en verdensledende forskningsmilepæl.»
Publisert: 06.07.2026