Imec permite la integración de III-V-Chiplets en Si-CMOS. lo logra mediante el desarrollo de su plataforma de interposición de silicio RF de 300 mm con MIMCAPs de alta densidad, modelado pasivo y unión asistida por láser

MIMCAP de alta densidad en un interposer de silicio de 300 mm

MIMCAP de alta densidad en un interposer de silicio de 300 mm

– Imec desarrolla su interposer de silicio RF de 300 mm para convertirse en una plataforma única a nivel de sistema para la integración heterogénea de chiplets III-V en Si-CMOS, con el objetivo de cubrir aplicaciones en el rango de las comunicaciones de ondas milimétricas/sub-THz y aplicaciones de alta velocidad en centros de datos.
– Una nueva arquitectura MIMCAP ofrece un aumento de 10 a 100 veces en la densidad de capacidad en comparación con los condensadores típicos en chip en tecnologías III-V, permitiendo diseños más compactos y económicos.
– Un marco de modelado escalable para interposers RF pasivos, validado hasta en el rango de sub-THz, reduce significativamente el tiempo de desarrollo.
– La unión asistida por láser permite montar chiplets III-V en pilas de interposers con un alto contenido de componentes pasivos, sin afectar los presupuestos térmicos ni dañar capas sensibles a la temperatura.

Imec, un centro líder mundial en investigación e innovación en tecnologías avanzadas de semiconductores, continúa desarrollando su interposer de silicio HF de 300 mm como una plataforma a nivel de sistema para la integración heterogénea de chiplets III-V en Si-CMOS. Gracias a la combinación única de condensadores integrados de alta densidad, un marco de modelado escalable para componentes pasivos y unión asistida por láser para la montaje de chiplets III-V, la plataforma sienta las bases para sistemas inalámbricos de próxima generación (mmWave y sub-THz) así como para procesamiento de señales en calidad de HF para aplicaciones ultrarrápidas en centros de datos.

Con el avance de los sistemas inalámbricos hacia las bandas de frecuencia de mmWave y sub-THz, y el límite cada vez mayor de las interfaces electrónicas y fotónicas en centros de datos, resulta cada vez más difícil garantizar un procesamiento de señal potente sin incrementar la complejidad de la integración del sistema, los costos, el consumo de energía y el espacio requerido.

Una solución prometedora consiste en combinar la superioridad en ganancia, potencia y eficiencia de materiales III-V —como InP, GaAs y GaN— con la escalabilidad y rentabilidad de la tecnología Si-CMOS. Una integración heterogénea basada en chiplets en un potente interposer de silicio RF hace esto posible: funciones críticas de rendimiento se realizan en compactos chiplets III-V, mientras que el interposer proporciona conexiones de baja pérdida y aloja los demás componentes pasivos.

Imec ha desarrollado continuamente una plataforma de este tipo. En 2024, la empresa demostró la integración sin fisuras de chiplets InP en un interposer de silicio HF de 300 mm con una pérdida de inserción insignificante a 140 GHz. En 2025, amplió la pérdida de inserción récord de la plataforma hasta 325 GHz. Ahora, imec amplía esta plataforma con tres componentes complementarios: condensadores integrados de alta densidad, un marco de modelado escalable para componentes pasivos y unión asistida por láser para la montaje de chiplets III-V.

Un aumento de 10 a 100 veces en la densidad de capacidad MIMCAP para mayor compacidad y eficiencia de costos

“Un factor clave para reducir el tamaño y los costos de los chiplets III-V es externalizar componentes pasivos —como condensadores de desacoplo— en el interposer de silicio HF”, explica Xiao Sun, miembro principal del equipo técnico en imec. “En un artículo presentado en la conferencia IMS/RFIC de este año, mostramos cómo la combinación de esta estrategia de externalización con una nueva arquitectura MIMCAP permite un aumento de 10 a 100 veces en la densidad de capacidad en comparación con los condensadores en chip típicos en tecnologías III-V. Esto posibilita diseños de sistemas más compactos y económicos, y mejora la alimentación de sistemas de ondas milimétricas/sub-THz y aplicaciones de alta velocidad en centros de datos.”

La nueva arquitectura de condensadores MIM (MIMCAP) de imec combina un dieléctrico de alto-k, compuesto de óxido de hafnio de aluminio, con estructuras tridimensionales (3D) de óxido de estudio en la capa de back-end-of-line (BEOL).

Un marco de modelado para la construcción predecible de componentes pasivos hasta frecuencias en el rango de sub-THz

Complementando estos esfuerzos, imec presentó recientemente un marco de modelado para interposers RF pasivos, validado hasta en el rango de sub-THz (~300 GHz). El modelo de imec permite a los desarrolladores predecir con precisión el rendimiento de los circuitos ante cambios en la geometría, sin necesidad de simular o medir cada variación, reduciendo así significativamente el tiempo de desarrollo.

Hasta ahora, el marco de imec se ha centrado en el rendimiento de las líneas de transmisión, pero sienta las bases para una biblioteca de diseño integral que actualmente se está expandiendo a otros componentes pasivos, incluyendo inductancias y MIMCAPs.

La unión asistida por láser permite montar sistemas de chiplets III-V con numerosos componentes pasivos

Finalmente, imec demostró el uso de unión asistida por láser para integrar chiplets III-V en su interposer de silicio RF, permitiendo montar chiplets en una pila compleja con muchos componentes pasivos, sin afectar el presupuesto térmico ni dañar capas sensibles a la temperatura del interposer.

El método de imec logra una precisión de alineación por debajo de 600 nm y una desviación de rotación menor a 0,05° en 43 componentes. Las mediciones en HF confirman el rendimiento tras la montaje, con una reflexión menor a −15 dB en el rango de 110–170 GHz, mostrando un camino viable hacia sistemas HF completamente montados y basados en chiplets.

Xiao Sun: “Con este trabajo presentamos una plataforma integrada única que combina rendimiento, escalabilidad y fabricabilidad. Nuestro próximo objetivo prioritario es avanzar en la madurez tecnológica de la plataforma y habilitar la producción en pequeñas series, facilitando a nuestros socios el desarrollo y escalado de sistemas RF de próxima generación.”

Para quienes deseen más detalles técnicos, pueden consultar las contribuciones actuales de imec presentadas en la IMS y la ECTC 2026.