Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

INSIGHT: Neue Performance-Herausforderungen im Millimeterwellenbereich

17.03.2016

Größere Datenmengen, höhere Bildauflösungen, schnellerer Datentransport: durch den Betrieb auf immer höheren Frequenzen bieten künftige 5G-Kommunikationssysteme stetig bessere Leistungen – jedoch auf Kosten eines erhöhten Energieverbrauchs. Um die Leistung der Systeme zu steigern und dabei gleichzeitig Energie einzusparen sowie Kosten zu senken, entwickeln Wissenschaftler des Fraunhofer IAF gemeinsam mit Partnern im europaweiten Forschungsprojekt INSIGHT eine neue Technologie: in minimierten Bauteilen sollen sowohl analoge als auch digitale Funktionen im Millimeterwellen-Frequenzbereich realisiert und somit gesteigerte Leistungen erzielt werden.

Die Partner des INSIGHT-Projekts (Integration of lll-V Nanowire Semiconductors for Next Generation High Performance CMOS-SoC-Technologies) haben sich zum Ziel gesetzt, die Parameter Energieeffizienz, Leistungssteigerung und Kostensenkung in neuartigen integrierten Schaltungen für Hochfrequenzanwendungen zu vereinen. Dafür verwenden sie leistungsstarke lll-V-Halbleitermaterialien in Verbindung mit konventioneller Silizium-Technologie.


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

lll-V-CMOS eröffnet neue Perspektiven

Erstmals soll 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.

»Die 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 Lars-Erik Wernersson, Professor an der Universität Lund in Schweden und Koordinator des INSIGHT-Projektes.

Unter der Projektleitung der Universität Lund arbeiten insgesamt sechs Projektpartner zusammen an dem Forschungsprojekt, welches im Rahmen des Horizont-2020-Programmes von der EU mit 4,3 Millionen Euro für 36 Monate finanziert wird.

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.

Gesteigerte Performance: digital und analog auf nur einem Chip

Der Bedarf einer erhöhten Leistungsfähigkeit von Schlüsselkomponenten im Millimeterwellen-Bereich steigt und immer neue Verbraucheranwendungen verlangen nach geringeren Kosten. Die neue Technologie kann eine Lösung bieten, da sie die Performanz steigern könnte – und dies sowohl in analoger als auch digitaler Funktionsweise auf einer einzigen Plattform, womit durch die verbesserte Produzierbarkeit die Herstellung auf größeren Wafern möglich wird. Das INSIGHT-Konsortium widmet sich diesem Technologiebedarf mit dem Ziel, neue Schaltungen und Systeme hervorzubringen, indem sowohl die Material- als auch die Komponenteneigenschaften optimiert werden.

Die Integration von lll-V-Halbleitermaterialien auf Silizium-Substraten durch die Verwendung von Nanodrähten ist aktuell einer der innovativsten heterogenen Integrierungsansätze. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF wird seine Erfahrungen in der Prozessierung von lll-V-Halbleitermaterialien sowie im Schaltungsdesign in das Projekt einbringen und verfolgt das Interesse, die erzielten Ergebnisse und Erkenntnisse auf zukünftige Technologien von lll-V-Halbleiterbauteilen zu übertragen.

Der Beitrag des LETI zum INSIGHT-Projekt involviert sowohl die Abteilungen »Siliziumkomponenten«, als auch »Integrierte Schaltungen und Embedded Systems«: deren Kompetenzen von den Materialien bis hin zu Schaltungsdemonstratoren reichen. Die neue Technologie erweitert das LETI-Portfolio von den intelligenten Bauteilen und dem »Internet der Dinge« mit dem Potential, mehrere Funktionen auf einem Chip zu vereinen.

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.

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 Expertise der Projektpartner deckt ein breites Spektrum ab – beginnend bei den Materialien, über Bauteile, bis hin zu Schaltungen und Systemen. Dies ermöglicht es den Projektpartnern, diese vielversprechende Technologie auf dem Weg zu kommerziellen Produkten weiterzubringen. INSIGHT wird im Rahmen des Horizont-2020-Programms für Forschung und Entwicklung der Europäischen Union gefördert.

Weitere Informationen:

http://www.iaf.fraunhofer.de/de/presse-veranstaltungen/newsarchiv/projekt-insigh... - weitere Informationen

Michael Teiwes | Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht IT-Sicherheit beim autonomen Fahren
22.06.2018 | Fachhochschule St. Pölten

nachricht Schneller und sicherer Fliegen
21.06.2018 | Fachhochschule St. Pölten

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics