Bild: En IVWorks-ingenjör kalibrerar en plasmakälla för driftsättning i ett hybrid-MBE-system i produktionsskala, vilket stöder hög jämnhet och högkvalitativ epitaxiell tillväxt av GaN.
En galliumnitrid (GaN) högelektronmobilitetstransistor (HEMT) som innehåller den patentskyddade reGaN-selektiva återväxttekniken från IVWorks Co Ltd i Daejeon, Sydkorea, har blivit världens första GaN-transistor som uppnår en maximal oscillationsfrekvens (fmax) som överstiger 700 GHz. Detta demonstrerades genom en 45nm GaN HEMT-enhet utvecklad av professor Dae-hyun Kims forskargrupp vid School of Electronics Engineering vid Kyungpook National University och presenterades den 18 juni vid 2026 IEEE/JSAP Symposium on VLSI Technology & Circuits i Honolulu, Hawaii, USA.
Forskargruppen tillverkade en GaN-transistor med en grindlängd på 45 nm och uppnådde rekordhöga fmaxpå 742 GHz, vilket sätter en ny riktmärke för RF-prestanda inom GaN-transistorteknik. Enheten uppnådde också ett rekordgenomsnittligt frekvensmått (favg) på 497 GHz, det högsta värdet som hittills rapporterats för någon GaN-transistorteknik. Dessa resultat visar att GaN-halvledare har tillräcklig prestandakonkurrenskraft även i ultrahögfrekvensområdet och kan fungera som en livskraftig plattform för framtida elektroniska system på subterahertz och terahertz, säger IVWorks.
Medan indiumfosfid (InP)-baserade transistorer länge har dominerat subterahertz-frekvensområdet på grund av deras exceptionella elektrontransportegenskaper, begränsar deras relativt låga genombrottsspänning uteffekten och systemets skalbarhet. Däremot erbjuder GaN en unik kombination av ett högt genombrottselektriskt fält, hög effekttäthet och utmärkt termisk robusthet, vilket gör dem attraktiva kandidater för nästa generations högfrekventa och högeffektsapplikationer. Att uppnå ultrahögfrekvent prestanda med GaN har dock varit en betydande utmaning. För att övervinna dessa begränsningar använde forskargruppen en avancerad 45 nm grindprocess och optimerad enhetsarkitektur för att maximera högfrekvensprestanda.
En viktig möjliggörare var IVWorks egenutvecklade reGaN-teknik för selektiv återväxt. ReGaN, som utvecklats exklusivt av IVWorks, återodlar selektivt kraftigt dopad n-typ GaN i käll- och drainregionerna, vilket avsevärt minskar kontaktresistansen. Som en medforskningspartner i denna studie demonstrerade IVWorks vad som påstås vara utmärkt processuniformitet över hela 4-tumswafern och uppnådde enastående reproducerbarhet. Dessutom minskade företaget återväxtgränssnittsresistansen (Rint) till 0,027 Ω-mm, vilket närmar sig den teoretiska gränsen som kan uppnås vid motsvarande bärarkoncentration.
”Denna forskning pressar RF-prestandagränserna för GaN HEMT:er till en ny nivå och demonstrerar potentialen hos GaN-halvledare för ultrahögfrekventa tillämpningar genom världens första demonstration av en GaN HEMT med ett h som överstiger 700 GHz”, säger professor Dae-hyun Kim. ”Studien är särskilt betydelsefull som ett framgångsrikt exempel på samarbete mellan industri och akademi, som kombinerar avancerad epitaxiell tillväxt- och återväxtteknik från industrin med universitetets expertis inom komponent- och kretsforskning”, tillägger han.
"Med utgångspunkt i denna prestation planerar vi att ytterligare accelerera utvecklingen av nästa generations GaN-elektroniska enheter riktade mot terahertzfrekvensapplikationer för 6G-kommunikation och avancerad försvarsteknik."
IVWorks säger att prestationen ytterligare belyser GaN-teknikens växande potential att expandera bortom traditionell RF- och kraftelektronik till nya subterahertz- och terahertz-applikationer, inklusive 6G-kommunikation, avancerade radarsystem, satellitkommunikation och nästa generations försvarselektronik.
”reGaN är en kärnteknik som redan har godkänts för kvalitetskontroll vid ett stort gjuteri och har använts för volymproduktion”, säger IVWorks VD Young-kyun Noh. ”Denna prestation visar att vår Hybrid-MBE-baserade reGaN-plattform inte bara är tillverkningsklar utan också en viktig möjliggörande teknik för nästa generations subterahertz- och terahertz-GaN-elektronik”, tillägger han. ”Vi är stolta över att se IVWorks teknik bidra till en världsledande forskningsmilstolpe.”
Publiceringstid: 6 juli 2026