Imec umožňuje integraci III-V chipletů na Si-CMOS. umožňuje díky dalšímu rozvoji své platformy RF silikonových interposerů o velikosti 300 mm s vysoce hustými MIMCAPy, pasivní modelací a laserem podporovaným bondováním

MIMCAP s vysokou hustotou v 300mm silikonové interposer

MIMCAP s vysokou hustotou v 300mm siliconovém interposeru

– Imec dále rozvíjí svůj 300mm RF silikonový interposer jako jedinečnou platformu na systémové úrovni pro heterogenní integraci III-V čipletů na Si-CMOS – s cílem pokrýt aplikace v oblasti mmWave-/Sub-THz bezdrátových technologií a vysokorychlostních aplikací v datových centrech.
– Nová architektura MIMCAP nabízí 10- až 100násobné zvýšení kapacitní hustoty ve srovnání s typickými kondenzátory na čipu v technologiích III-V, což umožňuje kompaktnější a nákladově efektivnější návrhy.
– Škálovatelný modelovací rámec pro pasivní RF interposer, ověřený až do sub-THz oblasti, výrazně zkracuje dobu vývoje.
– Laserem podporované bondování umožňuje montáž III-V čipletů na stacky interposerů s vysokým podílem pasivních komponent, aniž by to ovlivnilo tepelné rozpočty nebo poškodilo citlivé vrstvy.

Imec, celosvětově přední výzkumné a inovační centrum pro pokročilé polovodičové technologie, dále rozvíjí svou platformu na systémové úrovni s 300mm HF silikonovým interposerem pro heterogenní integraci III-V čipletů na Si-CMOS. Díky unikátní kombinaci hustě integrovaných kondenzátorů, škálovatelného modelovacího rámce pro pasivní komponenty a laserem podporovaného bondování pro montáž III-V čipletů, platforma klade základy pro bezdrátové systémy příští generace (mmWave a Sub-THz) a pro signálové zpracování HF kvality pro ultra rychlé aplikace v datových centrech.

Vzhledem k tomu, že bezdrátové systémy stále více pronikají do frekvenční oblasti mmWave a Sub-THz a elektronické i fotonické rozhraní v datových centrech dosahují svých hranic, stává se stále obtížnější zajistit výkonné zpracování signálu bez zvýšení složitosti systémové integrace, nákladů, spotřeby energie a prostoru.

Jedním z nadějných řešení je kombinace vynikajícího zesílení, výkonu a účinnosti materiálů III-V – jako InP, GaAs a GaN – s škálovatelností a nákladovou efektivitou technologie Si-CMOS. Heterogenní integrace založená na čipletech na výkonném RF silikonovém interposeru umožňuje: výkonově kritické funkce vykonávat v kompaktních III-V čipletech, zatímco interposer poskytuje nízkoztrátové spojení a hostí zbývající pasivní komponenty.

Imec takovou platformu kontinuálně vyvíjí. V roce 2024 společnost demonstrovala bezproblémovou integraci InP čipletů na 300mm HF silikonovém interposeru s zanedbatelnou ztrátou při 140 GHz. V roce 2025 rozšířila rekordně nízkou ztrátu platformy až do 325 GHz. Nyní imec rozšiřuje tuto platformu o tři nové, doplňující komponenty: hustě integrované kondenzátory, škálovatelný modelovací rámec pro pasivní komponenty a laserem podporované bondování pro montáž III-V čipletů.

10- až 100násobné zvýšení kapacitní hustoty MIMCAP pro vyšší kompaktnost a nákladovou efektivitu

„Klíčovým faktorem ke zmenšení velikosti a snížení nákladů III-V čipletů je outsourcing pasivních komponent – například decoupling kondenzátorů – na HF silikonový interposer,“ vysvětluje Xiao Sun, hlavní člen technického týmu v imec. „V příspěvku představeném na letošní konferenci IMS/RFIC ukazujeme, jak kombinace tohoto přístupu s novou architekturou MIMCAP umožňuje 10- až 100násobné zvýšení kapacitní hustoty ve srovnání s typickými kondenzátory na čipu v technologiích III-V. To umožňuje kompaktnější a nákladově efektivnější systémové návrhy a zlepšuje napájení pro mmWave a Sub-THz bezdrátové systémy a vysokorychlostní aplikace v datových centrech.“

Nová architektura kondenzátorů MIM (MIMCAP) od imec kombinuje high-k dielektrikum z hliníkového hafniového oxidu s trojrozměrnými (3D) strukturami oxidu Stud v zadní části linky (BEOL).

Modelovací rámec pro přesné navrhování pasivních komponent až do frekvencí v sub-THz oblasti

V rámci těchto snah nedávno imec představil modelovací rámec pro pasivní RF interposer, který byl ověřen až do sub-THz oblasti (~300 GHz). Model od imec umožňuje vývojářům přesně předpovědět výkon obvodů při změnách geometrie, aniž by museli každou variaci znovu simulovat nebo měřit, což výrazně zkracuje dobu vývoje.

Dosud se rámec od imec zaměřoval na výkon přenosových vedení – avšak tvoří základ pro komplexní knihovnu návrhů, která je v současnosti rozšiřována o další pasivní komponenty, včetně indukčností a MIMCAPů.

Laserem podporované bondování umožňuje montáž systémů s bohatým pasivními komponenty III-V čipletů

Nakonec imec demonstrovala použití laserem podporovaného bondování pro integraci III-V čipletů na svém RF silikonovém interposeru, což umožňuje montáž čipletů na složitý, pasivně bohatý stack, aniž by to ovlivnilo tepelné rozpočty nebo poškodilo citlivé vrstvy interposeru.

Přístup od imec dosahuje přesnosti zarovnání pod 600 nm a odchylky rotace pod 0,05° napříč 43 komponentami. HF měření potvrzují dosažený výkon po montáži s odrazem pod −15 dB v rozsahu 110–170 GHz, což ukazuje možnou cestu k plně osazeným, na čipletech založeným HF systémům.

Xiao Sun: „Tímto prací představujeme jedinečnou integrovanou platformu, která spojuje výkon, škálovatelnost a výrobní schopnosti. Naším dalším hlavním cílem je posunout technologickou vyspělost platformy dále a umožnit podporu malých sérií – tím usnadníme našim partnerům vývoj a škálování RF systémů příští generace.“

Další technické podrobnosti najdete v aktuálních příspěvcích od imec, které byly představeny na IMS a ECTC 2026.