Lühitutvustus suure takistusega ränivahvlitesse

Kõrge eritakistusega ränivahvlid (HR-Si), nagu nimigi ütleb, on ülikõrge eritakistusega monokristalliline ränimaterjal. Täiustatud pooljuhtide tootmise valdkonnas on kõrgsageduskadu muutunud suureks väljakutseks tipptasemel kiibikujunduses. Tänu ülikõrgele takistusele on suure eritakistusega räniplaat ideaalseks lahenduseks substraadi kadumise mahasurumiseks ja parasiitide läbirääkimiste kõrvaldamiseks.

Tavaliste loogikakiipide (nagu CPU-d ja GPU-d) kasutatavad standardsed räniplaadid on elektrijuhtivuse ja transistori moodustumise hõlbustamiseks legeeritud teatud kontsentratsiooniga lisanditega, mille tüüpiline takistus on 1–50 Ω·cm või isegi madalam. Erinevalt sellest, et suure eritakistusega ränivahvli eritakistus on üle 1000 Ω·cm ja sellel on peaaegu omane olek äärmiselt madala dopingukontsentratsiooniga.

Miks on vaja suure takistusega räniplaati?

Sidesageduste pideva suurenemisega on standardsetel ränisubstraatidel tõsised füüsilised piirangud. Kõrge takistusegaräniplaadidon ideaalsed lahendused kõrgsageduslike signaalide edastamise võtmeprobleemide lahendamiseks ränisubstraatidel.

1. Vähendatud substraadi kadu

Kõrgsageduslikes töötingimustes tungivad elektromagnetlained läbi isolatsioonikihi ja sisenevad seejärel ränisubstraatidele. Standardsed madala eritakistusega ränisubstraadid võivad tekitada pöörisvoolusid, mis muudavad kõrgsagedusliku raadiosagedusliku signaali energia soojusenergiaks, põhjustades seega suurt energiakadu. Seevastu suure takistusega räni on peaaegu mittejuhtiv, mis võib tõhusalt maha suruda pöörisvoolu ja säilitada signaali energiat.

2. Minimeeritud parasiitmahtuvus ja läbirääkimine

Kiipide mitmed RF-komponendid, nagu induktiivpoolid ja lülitid, kipuvad moodustama läbi juhtiva substraadi parasiitide mahtuvusliku sidestuse, mis võib põhjustada vastastikuseid signaalihäireid. Kuid suure takistusega ränisubstraat võib selle "juhtiva tee" blokeerida ja komponentide vahelist isolatsioonitaset oluliselt suurendada.

3. Passiivseadmete täiustatud kvaliteeditegur (Q-tegur).

Kõrge eritakistusega räniplaat võib märkimisväärselt parandada kiibil asuvate induktiivpoolide Q-tegurit ja tõhusalt vähendada signaali müra ja energiatarbimist raadiosagedusahela rakendustes.

Suure takistusega ränivahvlite peamised kasutusstsenaariumid

1. Raadiosagedus- ja mikrolaineväljad

2. RF MEMS-lülitite, filtrite ja faasinihutite substraadirakendused

3. Ränipõhiste antennide integreerimise ja millimeeterlaineseadmete rakendused (5G esimoodulid)

4. Ränist fotoonilise lainejuhi rakendused

5. TSV interposerite tootmine