Immagine: Un ingegnere di IVWorks calibra una sorgente al plasma per l'impiego in un sistema MBE ibrido su scala produttiva, a supporto di una crescita epitassiale di GaN uniforme e di alta qualità.
Un transistor ad alta mobilità elettronica (HEMT) al nitruro di gallio (GaN) che incorpora la tecnologia proprietaria di ricrescita selettiva reGaN di IVWorks Co Ltd di Daejeon, Corea del Sud, è diventato il primo transistor GaN al mondo a raggiungere una frequenza di oscillazione massima (fmassimo) che supera i 700 GHz. Ciò è stato dimostrato attraverso un dispositivo HEMT GaN da 45 nm sviluppato dal team di ricerca del professor Dae-hyun Kim presso la Facoltà di Ingegneria Elettronica dell'Università Nazionale di Kyungpook ed è stato presentato il 18 giugno al Simposio IEEE/JSAP 2026 sulla tecnologia e i circuiti VLSI a Honolulu, Hawaii, USA.
Il team di ricerca ha fabbricato un transistor GaN con una lunghezza del gate di 45 nm e ha raggiunto un record fmassimodi 742 GHz, stabilendo un nuovo punto di riferimento per le prestazioni RF nella tecnologia dei transistor GaN. Il dispositivo ha anche raggiunto una frequenza media record (favg) di 497 GHz, il valore più alto riportato fino ad oggi per qualsiasi tecnologia di transistor GaN. Questi risultati dimostrano che i semiconduttori GaN possiedono una competitività prestazionale sufficiente anche nel regime di frequenza ultraelevata e possono fungere da piattaforma valida per i futuri sistemi elettronici sub-terahertz e terahertz, afferma IVWorks.
Sebbene i transistor a base di fosfuro di indio (InP) abbiano a lungo dominato il regime di frequenza sub-terahertz grazie alle loro eccezionali proprietà di trasporto degli elettroni, la loro tensione di rottura relativamente bassa limita la potenza di uscita e la scalabilità del sistema. Al contrario, il GaN offre una combinazione unica di elevato campo elettrico di rottura, alta densità di potenza ed eccellente robustezza termica, rendendolo un candidato interessante per le applicazioni ad alta frequenza e alta potenza di prossima generazione. Tuttavia, raggiungere prestazioni ad altissima frequenza con il GaN è rimasto una sfida significativa. Per superare queste limitazioni, il team di ricerca ha impiegato un processo di gate avanzato a 45 nm e un'architettura del dispositivo ottimizzata per massimizzare le prestazioni ad alta frequenza.
Un fattore chiave è stata la tecnologia di ricrescita selettiva reGaN proprietaria di IVWorks. Sviluppata in esclusiva da IVWorks, reGaN ricresce selettivamente il GaN di tipo n fortemente drogato nelle regioni di sorgente e di drain, riducendo significativamente la resistenza di contatto. In qualità di partner di ricerca in questo studio, IVWorks ha dimostrato quella che viene definita un'eccellente uniformità di processo sull'intero wafer da 4 pollici e ha ottenuto una riproducibilità eccezionale. Inoltre, l'azienda ha ridotto la resistenza dell'interfaccia di ricrescita (Rint) a 0,027Ω-mm, avvicinandosi al limite teorico raggiungibile alla corrispondente concentrazione di portatori.
"Questa ricerca spinge i limiti delle prestazioni RF dei GaN HEMT a un nuovo livello e dimostra il potenziale dei semiconduttori GaN per applicazioni ad altissima frequenza attraverso la prima dimostrazione al mondo di un GaN HEMT con un h superiore a 700 GHz", afferma il professor Dae-hyun Kim. "Lo studio è particolarmente significativo in quanto esempio di successo di collaborazione tra industria e università, che combina tecnologie avanzate di crescita e ricrescita epitassiale provenienti dall'industria con l'esperienza dell'università nella ricerca su dispositivi e circuiti", aggiunge.
"Sulla base di questo risultato, prevediamo di accelerare ulteriormente lo sviluppo di dispositivi elettronici GaN di nuova generazione destinati ad applicazioni a frequenza terahertz per le comunicazioni 6G e le tecnologie di difesa avanzate."
IVWorks afferma che questo risultato evidenzia ulteriormente il crescente potenziale della tecnologia GaN di espandersi oltre le tradizionali applicazioni RF e di potenza, verso applicazioni emergenti nel sub-terahertz e nel terahertz, tra cui le comunicazioni 6G, i sistemi radar avanzati, le comunicazioni satellitari e l'elettronica di difesa di nuova generazione.
"reGaN è una tecnologia fondamentale che ha già superato la qualificazione di qualità presso un'importante fonderia ed è stata adottata per la produzione di massa", afferma Young-kyun Noh, CEO di IVWorks. "Questo risultato dimostra che la nostra piattaforma reGaN basata su Hybrid-MBE non solo è pronta per la produzione, ma rappresenta anche una tecnologia chiave per l'elettronica GaN di prossima generazione nelle bande sub-terahertz e terahertz", aggiunge. "Siamo orgogliosi di vedere la tecnologia di IVWorks contribuire a un traguardo di ricerca leader a livello mondiale".
Data di pubblicazione: 06-07-2026