6G デリバリーをより強力にする半導体技術のブレイクスルー (Researchers make breakthrough in semiconductor technology set to supercharge 6G delivery)

2025-05-22 英国・ブリストル大学

ブリストル大学の研究チームは、GaN(窒化ガリウム)を用いた新しい半導体構造により、次世代6G通信に不可欠な高周波デバイスの性能限界を突破しました。研究では、1,000本以上の幅100nm未満の細長フィンを並列配置した新型トランジスタ「SLCFET(Superlattice Castellated FET)」を開発。この構造により75~110GHzのW帯域で高効率な信号増幅を実現し、GaN特有のラッチ効果を精密測定で確認しました。さらに3Dシミュレーションで実験結果を裏付け、長時間の動作でも劣化しない信頼性を検証。耐久性向上には各フィンを覆う誘電体コーティングが重要であることも明らかにしました。この成果は、従来の高周波増幅器の限界を超える技術的ブレークスルーであり、医療の遠隔手術、仮想教育、自動運転など6G応用の実現を大きく前進させるものです。研究成果は Nature Electronics に掲載されました。

6G デリバリーをより強力にする半導体技術のブレイクスルー (Researchers make breakthrough in semiconductor technology set to supercharge 6G delivery)
An artistic image of a futuristic semiconductor device which will help make 6G technology a reality.
Image credit: University of Bristol

<関連情報>

高周波応用向けラッチ誘起サブ60mV/decadeサブスレッショルド勾配を有する窒化ガリウム多チャネルデバイス Gallium nitride multichannel devices with latch-induced sub-60-mV-per-decade subthreshold slopes for radiofrequency applications

Akhil S. Kumar,Stefano Dalcanale,Michael J. Uren,James W. Pomeroy,Matthew D. Smith,Justin A. Parke,Robert S. Howell & Martin Kuball
Nature Electronics  Published:22 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41928-025-01391-5

Abstract

Aluminium gallium nitride/gallium nitride (AlGaN/GaN)-based superlattice castellated field-effect transistors are a potential basis for high-power radiofrequency amplifiers and switches in future radars. The reliability of such devices, however, is not well understood. Here we report transistor latching in multichannel GaN transistors. At the latching condition, drain current sharply transits from an off-state value to a high on-state value with a slope less than 60 mV per decade. Current–voltage measurements, simulations and correlated electroluminescent emission at the latching condition indicate that triggering of fin-width-dependent localized impact ionization is responsible for the latching. This localization is attributed to the presence of fin-width variation due to variability in the fabrication process. The latching condition is reversible and non-degrading, and we show that it can lead to improvement in the transconductance characteristics of transistors, implying improved linearity and power in radiofrequency power amplifiers.

0404情報通信
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