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 Smart Glasses Guide: Neues Tool zur Auswahl von Datenbrillen und Anwendungen
15.10.2018 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

nachricht Einzigartige Infrastruktur für Deep Learning – DFKI erhält ersten NVIDIA DGX2 Supercomputer Europas
11.10.2018 | Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH, DFKI

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Auf Wiedersehen, Silizium? Auf dem Weg zu neuen Materalien für die Elektronik

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz haben zusammen mit Wissenschaftlern aus Dresden, Leipzig, Sofia (Bulgarien) und Madrid (Spanien) ein neues, metall-organisches Material entwickelt, welches ähnliche Eigenschaften wie kristallines Silizium aufweist. Das mit einfachen Mitteln bei Raumtemperatur herstellbare Material könnte in Zukunft als Ersatz für konventionelle nicht-organische Materialien dienen, die in der Optoelektronik genutzt werden.

Bei der Herstellung von elektronischen Komponenten wie Solarzellen, LEDs oder Computerchips wird heutzutage vorrangig Silizium eingesetzt. Für diese...

Im Focus: Goodbye, silicon? On the way to new electronic materials with metal-organic networks

Scientists at the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) in Mainz (Germany) together with scientists from Dresden, Leipzig, Sofia (Bulgaria) and Madrid (Spain) have now developed and characterized a novel, metal-organic material which displays electrical properties mimicking those of highly crystalline silicon. The material which can easily be fabricated at room temperature could serve as a replacement for expensive conventional inorganic materials used in optoelectronics.

Silicon, a so called semiconductor, is currently widely employed for the development of components such as solar cells, LEDs or computer chips. High purity...

Im Focus: Blauer Phosphor – jetzt erstmals vermessen und kartiert

Die Existenz von „Blauem“ Phosphor war bis vor kurzem reine Theorie: Nun konnte ein HZB-Team erstmals Proben aus blauem Phosphor an BESSY II untersuchen und über ihre elektronische Bandstruktur bestätigen, dass es sich dabei tatsächlich um diese exotische Phosphor-Modifikation handelt. Blauer Phosphor ist ein interessanter Kandidat für neue optoelektronische Bauelemente.

Das Element Phosphor tritt in vielerlei Gestalt auf und wechselt mit jeder neuen Modifikation auch den Katalog seiner Eigenschaften. Bisher bekannt waren...

Im Focus: Chemiker der Universitäten Rostock und Yale zeigen erstmals Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen

Die Forschungskooperation zwischen der Universität Yale und der Universität Rostock hat neue wissenschaftliche Ergebnisse hervorgebracht. In der renommierten Zeitschrift „Angewandte Chemie“ berichten die Wissenschaftler über eine Dreierkette aus Ionen gleicher Ladung, die durch sogenannte Wasserstoffbrücken zusammengehalten werden. Damit zeigen die Forscher zum ersten Mal eine Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen, die sich im Grunde abstoßen.

Die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen den Professoren Mark Johnson, einem weltbekannten Cluster-Forscher, und Ralf Ludwig aus der Physikalischen Chemie der...

Im Focus: Storage & Transport of highly volatile Gases made safer & cheaper by the use of “Kinetic Trapping"

Augsburg chemists present a new technology for compressing, storing and transporting highly volatile gases in porous frameworks/New prospects for gas-powered vehicles

Storage of highly volatile gases has always been a major technological challenge, not least for use in the automotive sector, for, for example, methane or...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

11. Jenaer Lasertagung

16.10.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2018

16.10.2018 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz in der Medizin

16.10.2018 | Veranstaltungen

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

Sinneswahrnehmung ist keine Einbahnstraße

17.10.2018 | Biowissenschaften Chemie

Space Farming dank Pflanzenhormon Strigolacton

17.10.2018 | Agrar- Forstwissenschaften

Oberflächen mit flexiblen und handlichen Plasmaquellen aktivieren

17.10.2018 | Physik Astronomie

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