Imec umożliwia integrację III-V-Chiplets na Si-CMOS. umożliwia to poprzez dalszy rozwój swojej platformy 300-mm RF-silicon interposer z wysokiej gęstości MIMCAP, modelowaniem pasywnym i laserowym łączeniem

MIMCAP o wysokiej gęstości na 300-mm interpozerze krzemowym

MIMCAP o wysokiej gęstości na 300-mm interpozerze krzemowym

– Imec rozwija swój 300-mm RF-siliconowy interposer jako unikalną platformę na poziomie systemu do heterogenicznej integracji III-V chipletów na Si-CMOS, mając na celu pokrycie zastosowań w zakresie komunikacji mmWave/sub-THz oraz wysokiej przepustowości w centrach danych.
– Nowa architektura MIMCAP oferuje 10- do 100-krotny wzrost gęstości pojemności w porównaniu z typowymi kondensatorami na chipie w technologiach III-V, umożliwiając bardziej kompaktowe i tańsze projekty.
– Skalowalny framework modelowania dla pasywnych RF-interposerów, zwalidowany do zakresu sub-THz, znacznie skraca czas rozwoju.
– Laserowe bondowanie umożliwia montaż III-V chipletów na stosach interposerów z dużym udziałem pasywnych komponentów, nie naruszając budżetów termicznych ani nie uszkadzając warstw wrażliwych na temperaturę.

Imec, światowy lider w dziedzinie badań i innowacji w zaawansowanych technologiach półprzewodnikowych, rozwija swój 300-mm HF-siliconowy interposer jako platformę na poziomie systemu do heterogenicznej integracji III-V chipletów na Si-CMOS. Dzięki unikalnej kombinacji gęsto osadzonych kondensatorów, skalowalnego frameworku modelowania dla pasywnych komponentów oraz laserowego bondowania do montażu III-V chipletów, platforma ta stanowi fundament dla bezprzewodowych systemów nowej generacji (mmWave i sub-THz) oraz dla sygnałowej obróbki wysokiej jakości w ultrawysokich przepływnościach w centrach danych.

W miarę jak systemy bezprzewodowe coraz bardziej zagłębiają się w zakresy mmWave i sub-THz, a interfejsy elektroniczne i fotoniczne w centrach danych napotykają coraz większe ograniczenia, coraz trudniej jest zapewnić mocną obróbkę sygnałów bez zwiększania złożoności integracji systemów, kosztów, zużycia energii i zajmowanej przestrzeni.

Obiecującym rozwiązaniem jest połączenie wyższej wzmocnienia, mocy i wydajności materiałów III-V – takich jak InP, GaAs i GaN – z skalowalnością i opłacalnością technologii Si-CMOS. Heterogeniczna integracja oparta na chipletach na wydajnym RF-siliconowym interposerze umożliwia to: funkcje krytyczne dla mocy są realizowane w kompaktowych chipletach III-V, podczas gdy interposer zapewnia niskie straty połączeń i zawiera pozostałe pasywne komponenty.

Imec nieustannie rozwija tę platformę. W 2024 roku firma zaprezentowała bezproblemową integrację chipletów InP na 300-mm HF-siliconowym interposerze z zaniedbywalnym stratami przy 140 GHz. W 2025 roku rozszerzyła rekordowo niskie straty platformy do nawet 325 GHz. Obecnie imec dodaje do platformy trzy nowe, uzupełniające się komponenty: gęsto osadzone kondensatory, skalowalny framework modelowania pasywnych elementów oraz laserowe bondowanie do montażu chipletów III-V.

10- do 100-krotny wzrost gęstości pojemności MIMCAP dla zwiększonej kompaktowości i efektywności kosztowej

„Kluczowym czynnikiem redukcji rozmiaru i kosztów chipletów III-V jest przeniesienie pasywnych komponentów – takich jak kondensatory odsprzęgające – na HF-siliconowy interposer”, wyjaśnia Xiao Sun, Principal Member of Technical Staff w imec. „W artykule zaprezentowanym na tegorocznej konferencji IMS/RFIC pokazujemy, jak połączenie tego podejścia z nową architekturą MIMCAP umożliwia 10- do 100-krotny wzrost gęstości pojemności w porównaniu z typowymi kondensatorami na chipie w technologiach III-V. To pozwala na bardziej kompaktowe i ekonomiczne projekty systemów oraz poprawia zasilanie dla systemów komunikacji mmWave i sub-THz, a także dla wysokich przepływności w centrach danych.”

Nowa architektura kondensatorów MIM (MIMCAP) od imec łączy wysokoklasowe dielektryki z tlenku hafnitu aluminium z trójwymiarowymi (3D) strukturami oksydowymi w warstwie back-end-of-line (BEOL).

Framework modelowania do przewidywalnej konstrukcji pasywnych elementów do zakresu sub-THz

Uzupełniając te działania, imec niedawno przedstawił framework modelowania dla pasywnych RF-interposerów, zwalidowany do zakresu sub-THz (~300 GHz). Model od imec pozwala inżynierom dokładnie przewidzieć wydajność układów przy zmianach geometrii, bez konieczności każdorazowego symulowania lub pomiaru, co znacznie skraca czas rozwoju.

Dotychczas framework od imec skupiał się na wydajności linii transmisyjnych – stanowi jednak podstawę dla rozbudowy biblioteki projektowej, która obecnie obejmuje także inne pasywne komponenty, w tym indukcyjności i kondensatory MIMCAP.

Laserowe bondowanie umożliwia montaż systemów III-V z wieloma pasywnymi komponentami

Na koniec, imec zaprezentował zastosowanie laserowego bondowania do integracji chipletów III-V na swoim RF-siliconowym interposerze, co umożliwia montaż chipletów na złożonym stosie z wieloma pasywnymi elementami, bez naruszania budżetów termicznych ani uszkadzania warstw wrażliwych na temperaturę.

Metoda od imec osiąga precyzję wyrównania poniżej 600 nm i odchylenie rotacji poniżej 0,05° na 43 elementach. Pomiar HF potwierdza uzyskaną wydajność po montażu, z refleksją poniżej −15 dB w zakresie 110–170 GHz, co wskazuje na realną drogę do w pełni zmontowanych, opartych na chipletach systemów wysokiej częstotliwości.

Xiao Sun: „Prezentujemy unikalną, zintegrowaną platformę łączącą wydajność, skalowalność i produkcyjność. Naszym kolejnym celem jest dalsze rozwijanie dojrzałości technologicznej platformy i wsparcie dla małoseryjnej produkcji – co ułatwi naszym partnerom rozwijanie i skalowanie systemów RF nowej generacji.”

Więcej szczegółów technicznych można znaleźć w najnowszych referatach konferencyjnych imec, które zostały przedstawione na IMS i ECTC 2026.