RF-Charakterisierung

Am Fraunhofer IPMS kann die HF/mm-Wellen-Charakterisierung entweder in Koaxial-/Hohlleitermessumgebung oder auf Waferebene erfolgen. In beiden Fällen sind spezielle Messgeräte sowie anwendungsorientierte Aufbauten erforderlich. Insbesondere ermöglicht eine fortschrittliche halbautomatische Probe-Station die automatisierte On-Wafer-S-Parameter-Charakterisierung von 2-Tor-Bauteilen bis 170 GHz und 4-Tor-Bauteilen bis 67 GHz. Andererseits stehen für die nichtlineare Charakterisierung aktiver Bauelemente der vektorielle Load-Pull-Messaufbau bis 65 GHz und der skalare Load-Pull-Messaufbau bis 110 GHz zur Verfügung. Darüber hinaus wird die Extraktion der Rauschparameter bis 170 GHz mit Hilfe der Source-Pull-Technik durchgeführt.

Equipment#

  • Halbautomatische RF/mmWave-Taststation (300 mm, 12 Zoll)
  • Vector-Netzwerk-Analysator (9kHz ... 110GHz) mit Erweiterung bis 170 GHz
  • RF-Prober (GS/SG, GSG, GSGSG, 50 µm-100 µm Abstand)
  • Kalibrierstandards

Hochfrequenz-Messexpertise für 5G-Basisstationen der Zukunft#

RF-Charaktersierung im IPCEI-Projekt EMMA

RF-Charakterisierung eines 300 mm Wafers am Fraunhofer IPMS

Das Forschungsprojekt mit dem Namen EMMA beinhaltet sieben Arbeitspakete sowie ein Doktorandenprogramm zur Qualifizierung junger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, um langfristig Talente aufzubauen und die Wettbewerbsfähigkeit der Region zu fördern. Mit mehr als 15 Mio. Euro Budget ist EMMA der größte Industrieprojektauftrag, den jemals ein Fraunhofer-Institut bundesweit von einem Unternehmen erhalten hat. Forschende des Fraunhofer IPMS arbeiten im Projekt in erster Linie an neuen Prozessentwicklungen für die besonders stromsparende FDX-Technologie von Globalfoundries. In weiteren Projektteilen steht die Entwicklung nichtflüchtiger eingebetteter Speicher im Vordergrund sowie die Charakterisierung und Modellierung von Hochfrequenz-Transistoren (RF).

Im RF-Projektteil ist das CNT für die Evaluierung neuer RF-Transistor-Konzepte in der FDX-Technologie verantwortlich. Dadurch sollen besonders leistungsstarke RF-Chip-Designs identifiziert werden, die für den zukünftigen 5G-Mobilfunk-Ausbau entscheidend sind. Es werden verschiedene Test-Designs auf ihre Funktionstüchtigkeit und Zuverlässigkeit über längere Zeiträume untersucht. Neben umfangreicher Expertise und Know-how sind dazu hochempfindliche Messgeräte erforderlich. Das wichtigste Messinstrument ist dabei ein elektrische Prober, mit dessen Hilfe RF-Transistoren direkt auf dem Wafer kontaktiert und gemessen werden können. In Kombination mit der FDX-Technologie von Globalfoundries erreichen die Transistoren sehr gute Leistungswerte bei nur extrem geringen parasitären Einflüssen. So können höhere Ausgangsleistungen in zukünftigen 5G-Basisstationen erreicht werden, ohne teurere Verbindungshalbleiter-Bauelemente einzusetzen oder unterschiedliche Bauelemente auf einem Chip integrieren zu müssen. Dadurch werden effizientere, leistungsstarke und im Vergleich zu den Alternativen besser miniaturisierbare 5G-Chips ermöglicht. 

Projekt EMMA#

2018 wurde ein bisher in Europa einzigartiges Kooperationsprojekt für die Mikroelektronik- und deren Anwenderindustrien durch die EU-Kommission genehmigt, ein sogenanntes „Important Project of Common European Interest“, kurz IPCEI. Das Projekt wird durch die beteiligten vier Länder Deutschland, Frankreich, Großbritannien und Italien mit insgesamt 1,75 Milliarden Euro gefördert. Im IPCEI arbeiten im Projektzeitraum 2017 – 2022 ca. 30 europäische Industriepartner in fünf Technologiefeldern zusammen. Größter Partner unter den 18 beteiligten deutschen Unternehmen ist Globalfoundries Dresden. Das Fraunhofer IPMS ist stolz darauf, als mit Abstand größter Forschungspartner im Auftrag von Globalfoundries an diesem IPCEI mitwirken zu können.