الصورة: مهندس من شركة IVWorks يقوم بمعايرة مصدر بلازما لنشره في نظام MBE هجين على نطاق الإنتاج، مما يدعم نمو طبقة GaN فوقية عالية التوحيد وعالية الجودة.
أصبح ترانزستور نيتريد الغاليوم (GaN) عالي الحركة الإلكترونية (HEMT) الذي يتضمن تقنية إعادة النمو الانتقائي reGaN الخاصة بشركة IVWorks المحدودة في دايجون، كوريا الجنوبية، أول ترانزستور GaN في العالم يحقق تردد تذبذب أقصى (fالأعلى) تتجاوز 700 جيجاهرتز. وقد تم إثبات ذلك من خلال جهاز GaN HEMT بتقنية 45 نانومتر تم تطويره بواسطة فريق بحث البروفيسور داي هيون كيم في كلية هندسة الإلكترونيات بجامعة كيونغبوك الوطنية، وتم الكشف عنه في 18 يونيو في ندوة IEEE/JSAP لعام 2026 حول تقنية VLSI والدوائر في هونولولو، هاواي، الولايات المتحدة الأمريكية.
قام فريق البحث بتصنيع ترانزستور GaN بطول بوابة يبلغ 45 نانومتر وحقق رقماً قياسياً في fالأعلىبتردد 742 جيجاهرتز، مسجلاً بذلك معياراً جديداً لأداء الترددات الراديوية في تقنية ترانزستورات نيتريد الغاليوم. كما حقق الجهاز رقماً قياسياً في متوسط التردد (favg) بلغ 497 جيجاهرتز، وهو أعلى قيمة مسجلة حتى الآن لأي تقنية ترانزستورات نيتريد الغاليوم. وتُظهر هذه النتائج أن أشباه موصلات نيتريد الغاليوم تتمتع بقدرة تنافسية عالية حتى في نطاق الترددات العالية جداً، ويمكن أن تُشكل منصة فعّالة لأنظمة إلكترونية مستقبلية تعمل بترددات دون التيراهيرتز والتيراهيرتز، وفقاً لشركة IVWorks.
بينما هيمنت الترانزستورات القائمة على فوسفيد الإنديوم (InP) لفترة طويلة على نطاق الترددات دون التيراهيرتزية نظرًا لخصائص نقل الإلكترونات الاستثنائية فيها، إلا أن جهد الانهيار المنخفض نسبيًا يحد من قدرة الخرج وقابلية توسيع النظام. في المقابل، يوفر نيتريد الغاليوم (GaN) مزيجًا فريدًا من مجال الانهيار الكهربائي العالي، وكثافة الطاقة العالية، والمتانة الحرارية الممتازة، مما يجعله مرشحًا جذابًا لتطبيقات الجيل القادم عالية التردد والطاقة. مع ذلك، لا يزال تحقيق أداء فائق التردد باستخدام نيتريد الغاليوم يمثل تحديًا كبيرًا. وللتغلب على هذه القيود، استخدم فريق البحث عملية بوابة متطورة بدقة 45 نانومتر، وحسّن بنية الجهاز لزيادة أداء الترددات العالية إلى أقصى حد.
كان أحد العوامل الرئيسية المُمكّنة تقنية إعادة النمو الانتقائي reGaN الخاصة بشركة IVWorks. طورت IVWorks هذه التقنية حصريًا، حيث تعمل على إعادة نمو طبقة GaN من النوع n عالية التشويب بشكل انتقائي في منطقتي المصدر والمصب، مما يقلل بشكل كبير من مقاومة التلامس. وبصفتها شريكًا بحثيًا في هذه الدراسة، أثبتت IVWorks ما يُزعم أنه تجانس ممتاز للعملية عبر رقاقة السيليكون كاملةً بقياس 4 بوصات، وحققت قابلية تكرار فائقة. علاوة على ذلك، خفضت الشركة مقاومة واجهة إعادة النمو (R).عدد صحيح) إلى 0.027Ω-مم، مقترباً من الحد النظري الذي يمكن تحقيقه عند تركيز الناقل المقابل.
يقول البروفيسور داي هيون كيم: "يدفع هذا البحث حدود أداء الترددات الراديوية لترانزستورات GaN HEMT إلى مستوى جديد، ويُبرهن على إمكانات أشباه موصلات GaN لتطبيقات الترددات العالية جدًا من خلال أول عرض في العالم لترانزستور GaN HEMT بتردد 700 جيجاهرتز". ويضيف: "تكتسب هذه الدراسة أهمية خاصة باعتبارها مثالًا ناجحًا للتعاون بين الصناعة والأوساط الأكاديمية، حيث تجمع بين تقنيات النمو وإعادة النمو المتقدمة من الصناعة وخبرة الجامعة في أبحاث الأجهزة والدوائر".
"انطلاقاً من هذا الإنجاز، نخطط لزيادة تسريع تطوير أجهزة GaN الإلكترونية من الجيل التالي التي تستهدف تطبيقات ترددات تيراهيرتز لاتصالات الجيل السادس وتقنيات الدفاع المتقدمة."
وتقول شركة IVWorks إن هذا الإنجاز يسلط الضوء بشكل أكبر على الإمكانات المتنامية لتكنولوجيا GaN للتوسع إلى ما هو أبعد من إلكترونيات الترددات اللاسلكية التقليدية وإلكترونيات الطاقة إلى تطبيقات الترددات الفرعية والترددات التيراهيرتزية الناشئة، بما في ذلك اتصالات الجيل السادس وأنظمة الرادار المتقدمة واتصالات الأقمار الصناعية وإلكترونيات الدفاع من الجيل التالي.
يقول يونغ كيون نوه، الرئيس التنفيذي لشركة IVWorks: "تُعدّ تقنية reGaN تقنية أساسية اجتازت بالفعل اختبارات الجودة في مصنع رئيسي، وتم اعتمادها للإنتاج بكميات كبيرة". ويضيف: "يُبرهن هذا الإنجاز على أن منصة reGaN الخاصة بنا، القائمة على تقنية MBE الهجينة، ليست جاهزة للتصنيع فحسب، بل هي أيضًا تقنية تمكينية رئيسية للجيل القادم من إلكترونيات GaN التي تعمل بترددات دون تيراهيرتز وتيراهيرتز". ويختتم قائلاً: "نحن فخورون برؤية تقنية IVWorks تُساهم في تحقيق إنجاز بحثي رائد عالميًا".
تاريخ النشر: 6 يوليو 2026