Para abordar las futuras necesidades de comunicación en el rango de frecuencias sub-THz, CEA-Leti ha presentado la integración de un interruptor de radiofrecuencia (RF) basado en un material de cambio de fase en el back-end de una tecnología FD-SOI de 300 mm en el nodo de 22 nm. En el marco de la línea piloto Fames, este avance enriquecerá la oferta de tecnología CMOS FD-SOI con interruptores que superan el rendimiento de los interruptores de radiofrecuencia existentes en la banda de frecuencia de terahercios.
Los interruptores de radiofrecuencia basados en materiales de cambio de fase (PCM) ofrecen una alternativa innovadora a las tecnologías CMOS convencionales. Gracias a su funcionamiento biestable y su factor de mérito ultrabajo (<10 fs), estos dispositivos son óptimos para aplicaciones de ondas milimétricas (mmWave). Abordan desafíos clave como el alto rendimiento de datos, el bajo consumo de energía y la miniaturización de dispositivos, lo que los hace atractivos para telecomunicaciones, IoT, sistemas automotrices, imágenes, observación espacial y control industrial.
Estos interruptores utilizan materiales calcogenuros, como el GeTe, que pueden cambiar reversiblemente entre dos fases: una fase cristalina de baja resistividad y una fase amorfa de alta resistividad. Mediante la aplicación de pulsos térmicos controlados, el material puede alternar entre estos estados no volátiles, cambiando el dispositivo de RF entre un estado conductor (encendido) y un estado aislante (apagado).
En este contexto, CEA-Leti ha alcanzado un hito importante con la integración exitosa de un interruptor de RF PCM en un sustrato de silicio de 300 mm. En concreto, se trata de una integración de un interruptor de RF PCM en el back-end-of-line (BEOL) de una plataforma industrial CMOS FD-SOI de 22 nm.
Las pruebas eléctricas iniciales demuestran la conmutación exitosa de los dispositivos entre los estados encendido y apagado. La caracterización completa del dispositivo está en curso y se informará en el cuarto trimestre de 2025 como parte del proyecto Fames.
Líneas de fabricación de microelectrónica avanzada
La adopción de obleas de 300 mm permite la compatibilidad con líneas de fabricación de microelectrónica avanzada, lo que ofrece un mejor rendimiento de los equipos, mayor productividad, menores costes de producción y un mayor rendimiento del dispositivo.
Esta integración de BEOL en una plataforma CMOS FDSOI permite una interconexión directa entre el conmutador PCM y los componentes CMOS, eliminando los efectos parásitos de los ensambles híbridos. Este enfoque monolítico mejora significativamente el rendimiento general del sistema.
Este avance sienta las bases para nuevas generaciones de arquitecturas de circuitos reconfigurables basadas en CMOS FD-SOI, en particular para abordar las futuras necesidades de comunicación en el rango de frecuencias sub-THz.