Toshiba présente son transistor à effet de champ au nitrure de gallium doté de la plus haute puissance de sortie au monde en bande ku

Toshiba Corporation a annoncé aujourd’hui la mise au point d’un transistor à effet de champ (TEC) au nitrure de gallium (GaN) pour la plage de fréquence en bande Ku (12GHz à 18GHz) dont la puissance de sortie est de 65,4W à 14,5GHz, le plus haut niveau de performance jamais atteint dans cette bande de fréquence. Le nouveau transistor aura pour principale application les stations de base pour communications micro-ondes satellite, qui transmettent des signaux à haute capacité, y compris les diffusions haute définition. Toshiba envisage de commencer à expédier des prototypes du nouveau puissant TEC d’ici à fin 2007 et de passer à la production de masse d’ici à fin mars 2008.

Les avancées en matière d’amplificateurs micro-ondes en bande Ku sont axées sur le remplacement des tubes électrons traditionnellement utilisés à cette largeur de bande par des semi-conducteurs, en particulier des dispositifs GaN, qui présentent des caractéristiques de haute puissance avantageuses à des fréquences micro-ondes plus élevées.

Le nouveau puissant TEC comporte une structure HEMT (transistor à haute mobilité d’électrons) que Toshiba a optimisée pour la bande Ku. La société a remplacé la connexion des fils de source par une technologie de trou d’interconnexion⁽¹⁾ visant à réduire l’inductance parasite, et a également amélioré l’ensemble de la conception du circuit correspondant pour une application pratique à des fréquences en bande Ku.

La demande pour un puissant TEC à GaN pour les radars et les stations de base pour communications micro-ondes satellite augmente régulièrement, tant pour les nouveaux équipements que pour le remplacement des tubes électrons. Toshiba va répondre à cette demande par la commercialisation précoce de son nouveau puissant TEC en bande Ku.

Des détails complets sur le nouveau puissant TEC à GaN seront présentés à la Conférence micro-ondes européenne 2007, à Munich, en Allemagne, du 8 au 12 octobre.

Historique et objectifs du développement

Les flux de communications toujours croissants dans le domaine des communications micro-ondes satellite stimulent la demande pour une puissance de sortie accrue dans les dispositifs d’amplification de signal, tout comme le développement de systèmes radar plus puissants. La demande est particulièrement forte pour les dispositifs GaN qui offrent des avantages par rapport aux dispositifs d’arséniure de gallium traditionnels en termes de caractéristiques de dissipation thermique et de performance haute puissance à haute fréquence.

Toshiba fait figure de leader dans l’application de la technologie GaN au TEC pour les applications de fréquence micro-ondes. La société a dirigé ses efforts initiaux vers le développement et la commercialisation de TEC de puissance pour la bande de 6GHz (2005) et la bande de 9,5GHz (2006), et développé des dispositifs qui ont atteint la plus haute puissance de sortie du monde à ces fréquences. La société a désormais étendu sa gamme à 14,5GHz. Toshiba va poursuivre le développement pour les fréquences de 18GHz à 30GHz (bande Ka) et au-delà.

Aperçu du développement

1. Technologie de dispositifs

Toshiba a réalisé la performance exceptionnelle du nouveau TEC en optimisant la composition et l’épaisseur des couches AlGaN et GaN formées sur le substrat en carbure de silicium (SiC) à haute conductibilité thermique de la structure HEMT. Afin d’assurer une haute performance à des fréquences en bande Ku, Toshiba a appliqué une longueur de grille réduite de moins de 0,3 micron, et optimisé la forme de chaque électrode et configuration d’éléments pour améliorer la dissipation thermique.

2. Technologie de procédés

Afin de réduire l’inductance parasite et améliorer la performance à plus haute fréquence, Toshiba a développé une technologie unique pour former des trous d’interconnexion passant de l’électrode de source de surface à travers la puce jusqu’à la masse. Le succès de la formation de trous d’interconnexion dans un substrat SiC, reconnu comme étant un procédé très difficile, constitue une percée dans le développement du nouveau TEC.

Alors que les longueurs de grilles diminuent, la suppression des fuites de courant à l’électrode de la grille est essentielle à la réalisation d’un haut niveau de performance. Un procédé d’enrobage unique appliqué autour de chaque électrode de grille contribue à réduire les fuites de grille de 1/30^e par rapport à celles des approches traditionnelles de Toshiba. La technologie d’exposition à un faisceau électronique est appliquée de manière à assurer la stabilité du traitement des longueurs de grilles à moins de 0,3 micron mètres.

Caractéristiques clés
Gain linéaire		8,2dB
Puissance de saturation		65,4W
Tension de drain		30V
Fréquence de fonctionnement		14,5GHz
Dimension de puce		3,4mm x 0,53mm
Dimension de boîtier		21,0mm x 12,9mm (dimension externe)

(1) Une technologie qui consiste à former un trou de passage et à remplir le trou d’une électrode métallique pour connecter des électrodes de source de surface à l’électrode de masse arrière, ce qui permet de réduire l’inductance parasite, et donc d’améliorer la performance haute fréquence

Nota

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