Caractérisation des semi-conducteurs à large bande dans la gamme sub-térahertz

À mesure que les technologies des semi-conducteurs évoluent vers les bandes millimétriques et sub-térahertz, les ingénieurs et les équipes de développement sont confrontés à d’importants défis en matière de mesure. Pour modéliser avec précision des composants actifs tels que les transistors à haute mobilité électronique en phosphure d’indium (InP HEMT), il est nécessaire de caractériser leurs propriétés physiques de manière continue sur des bandes de fréquences extrêmement larges. Les méthodes de test traditionnelles nécessitent souvent plusieurs configurations de mesure et des recalibrages chronophages pour différentes plages de fréquences. Cela accroît la complexité et peut entraîner des incohérences dans les données des paramètres S.

Pour surmonter ces difficultés, Keysight Technologies, l’Université de Glasgow, le National Physical Laboratory et MPI Corporation ont développé une nouvelle méthode de mesure permettant la caractérisation continue des composants directement sur tranche. Cette approche intégrée permet d’acquérir des données sur les composants depuis des fréquences proches du courant continu jusqu’à 250 GHz, en un seul balayage et avec un seul contact de la sonde sur la tranche.

Architecture système intégrée pour les mesures jusqu’à 250 GHz
Le dispositif de mesure réunit l’instrumentation, les sondes de mesure sur tranche et l’expertise en métrologie au sein d’une chaîne de mesure intégrée. Au cœur de cette solution se trouve l’analyseur de réseau vectoriel PNA-X de Keysight, associé à un prolongateur de fréquence spécialisé de 250 GHz permettant un balayage unique, ainsi qu’à une unité de mesure et de génération de source de précision pour assurer une polarisation continue précise.

Le matériel de mesure est complété par des composants InP HEMT et des étalons d’étalonnage de précision sur tranche fournis par l’Université de Glasgow, ainsi que par la technologie de sondes large bande pour les mesures sur tranche et le logiciel d’étalonnage de MPI Corporation. Le National Physical Laboratory a apporté son expertise en matière de techniques de mesure haute fréquence et d’étalonnage métrologique. Le filtrage intégré de la source et l’étalonnage large bande de la puissance fournie à la pointe de la sonde contribuent à préserver la pureté spectrale du signal millimétrique appliqué.

Performances techniques et applications industrielles
L’acquisition continue des données avec un seul contact de la sonde sur la tranche élimine les sources potentielles d’erreurs mécaniques et électriques liées au repositionnement répété de la sonde ou aux changements de configuration de mesure. Cette approche améliore la cohérence des mesures et permet d’obtenir des résultats reproductibles pour les paramètres S sur toute la bande de fréquences, depuis des fréquences proches du courant continu jusqu’à 250 GHz.

Les applications typiques comprennent la recherche et le développement industriel de semi-conducteurs avancés destinés aux infrastructures de communication de nouvelle génération, aux systèmes d’intelligence artificielle, aux systèmes radar et à l’électronique haute fréquence. En réduisant le nombre de modifications nécessaires de la configuration de mesure, cette méthode peut raccourcir les cycles de développement de nouvelles structures de transistors.

Contexte complémentaire
Cette section présente des spécifications techniques et des comparaisons concurrentielles qui ne figuraient pas dans l’annonce initiale du produit.

La demande de méthodes de caractérisation continue dans la gamme sub-térahertz résulte de l’augmentation des exigences en matière de débit de données et de largeur de bande pour les communications avancées, notamment les futurs réseaux 6G. Les systèmes de mesure conventionnels qui répartissent les fréquences en bandes distinctes peuvent présenter des discontinuités aux transitions entre bandes et des pertes d’insertion supplémentaires entre les différents modules de fréquence.

L’utilisation de prolongateurs de fréquence directement raccordés au moyen de connexions radiofréquence de précision peut réduire la longueur des trajets du signal et contribuer à préserver la dynamique du système. Alors que les méthodes de mesure conventionnelles peuvent nécessiter des procédures complexes d’étalonnage par segments, l’approche à balayage unique présentée ici offre une méthode plus efficace pour la caractérisation des semi-conducteurs sur de larges bandes de fréquences.

Rédigé par Sucithra Mani, rédactrice chez Induportals – adapté avec l’aide de l’intelligence artificielle.

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