Bild: Ein Ingenieur von IVWorks kalibriert eine Plasmaquelle für den Einsatz in einem Hybrid-MBE-System im Produktionsmaßstab, das ein gleichmäßiges und qualitativ hochwertiges epitaktisches Wachstum von GaN unterstützt.
Ein Galliumnitrid (GaN)-HEMT (High-Electron-Mobility Transistor), der die firmeneigene selektive ReGaN-Wachstumstechnologie der IVWorks Co Ltd aus Daejeon, Südkorea, nutzt, hat als weltweit erster GaN-Transistor eine maximale Oszillationsfrequenz (fmax) erreicht.max) über 700 GHz. Dies wurde mit einem 45-nm-GaN-HEMT-Bauelement demonstriert, das vom Forschungsteam von Professor Dae-hyun Kim an der Fakultät für Elektrotechnik der Kyungpook National University entwickelt und am 18. Juni auf dem IEEE/JSAP Symposium on VLSI Technology & Circuits 2026 in Honolulu, Hawaii, USA, vorgestellt wurde.
Das Forschungsteam fertigte einen GaN-Transistor mit einer Gate-Länge von 45 nm und erzielte einen Rekordwert für die Schaltfrequenz.maxMit einer Frequenz von 742 GHz wurde ein neuer Maßstab für die HF-Leistung von GaN-Transistoren gesetzt. Das Bauelement erreichte zudem eine Rekord-Durchschnittsfrequenz (favg) von 497 GHz – der höchste Wert, der bisher für eine GaN-Transistortechnologie erzielt wurde. Laut IVWorks belegen diese Ergebnisse, dass GaN-Halbleiter auch im Ultrahochfrequenzbereich eine hohe Wettbewerbsfähigkeit aufweisen und als vielversprechende Plattform für zukünftige elektronische Systeme im Sub-Terahertz- und Terahertz-Bereich dienen können.
Indiumphosphid (InP)-basierte Transistoren dominieren aufgrund ihrer außergewöhnlichen Elektronentransporteigenschaften seit Langem den Sub-Terahertz-Frequenzbereich. Ihre relativ niedrige Durchbruchspannung begrenzt jedoch die Ausgangsleistung und die Skalierbarkeit des Systems. Im Gegensatz dazu bietet Galliumnitrid (GaN) eine einzigartige Kombination aus hoher Durchbruchfeldstärke, hoher Leistungsdichte und exzellenter thermischer Stabilität und ist daher ein vielversprechender Kandidat für Hochfrequenz- und Hochleistungsanwendungen der nächsten Generation. Die Realisierung von Ultrahochfrequenz-Performance mit GaN stellt jedoch weiterhin eine große Herausforderung dar. Um diese Einschränkungen zu überwinden, nutzte das Forschungsteam einen fortschrittlichen 45-nm-Gate-Prozess und optimierte die Bauelementarchitektur, um die Hochfrequenz-Performance zu maximieren.
Ein entscheidender Faktor war die von IVWorks entwickelte, firmeneigene selektive ReGaN-Nachwachstechnologie. Diese exklusiv von IVWorks entwickelte Technologie ermöglicht das selektive Nachwachsen von hochdotiertem n-leitendem GaN in den Source- und Drain-Bereichen und reduziert so den Kontaktwiderstand signifikant. Als Forschungspartner in dieser Studie demonstrierte IVWorks eine nach eigenen Angaben exzellente Prozessgleichmäßigkeit über den gesamten 4-Zoll-Wafer und erzielte eine hervorragende Reproduzierbarkeit. Darüber hinaus reduzierte das Unternehmen den Grenzflächenwiderstand des Nachwachsens (Ra).intbis 0,027Ω-mm, womit sich der theoretisch erreichbare Grenzwert bei der entsprechenden Ladungsträgerkonzentration annähert.
„Diese Forschung hebt die HF-Leistungsgrenzen von GaN-HEMTs auf ein neues Niveau und demonstriert das Potenzial von GaN-Halbleitern für Ultrahochfrequenzanwendungen durch die weltweit erste Demonstration eines GaN-HEMTs mit einer Grenzfrequenz h von über 700 GHz“, sagt Professor Dae-hyun Kim. „Die Studie ist besonders bedeutsam als erfolgreiches Beispiel für die Zusammenarbeit zwischen Industrie und Wissenschaft, da sie fortschrittliche Epitaxie- und Regenerationstechnologien aus der Industrie mit der Expertise der Universität in der Bauelemente- und Schaltungsforschung verbindet“, fügt er hinzu.
„Aufbauend auf diesem Erfolg planen wir, die Entwicklung von GaN-Elektronikbauelementen der nächsten Generation für Terahertz-Frequenzanwendungen in der 6G-Kommunikation und für fortschrittliche Verteidigungstechnologien weiter zu beschleunigen.“
IVWorks erklärt, dass dieser Erfolg das wachsende Potenzial der GaN-Technologie unterstreicht, über die traditionelle HF- und Leistungselektronik hinaus in aufstrebende Sub-Terahertz- und Terahertz-Anwendungen vorzudringen, darunter 6G-Kommunikation, fortschrittliche Radarsysteme, Satellitenkommunikation und Verteidigungselektronik der nächsten Generation.
„reGaN ist eine Kerntechnologie, die bereits die Qualitätsprüfung einer großen Foundry bestanden hat und für die Serienproduktion eingesetzt wird“, sagt Young-kyun Noh, CEO von IVWorks. „Dieser Erfolg beweist, dass unsere Hybrid-MBE-basierte reGaN-Plattform nicht nur fertigungsreif ist, sondern auch eine Schlüsseltechnologie für die nächste Generation von GaN-Elektronik im Sub-Terahertz- und Terahertz-Bereich darstellt“, fügt er hinzu. „Wir sind stolz darauf, dass die Technologie von IVWorks zu diesem weltweit führenden Forschungsmeilenstein beiträgt.“
Veröffentlichungsdatum: 06.07.2026