GaN tabanlı programlanabilir mmWave çiplerde hBN memristif anahtar hamlesi

Beşinci nesil ve ötesi kablosuz sistemlerin omurgasını oluşturan milimetre-dalga (mmWave) donanımında “yeniden yapılandırılabilir” sinyalleme ihtiyacı büyürken, araştırmacılar bu işin donanım maliyetini ve enerji tüketimini azaltmayı hedefleyen bir yaklaşımı öne çıkardı. Nature’da yayımlanan çalışmada, gallium nitrojen (GaN) tabanlı monolitik mikrodalga entegre devreler (MMIC’ler) üzerine, iki boyutlu malzeme olan hekzagonal bor nitrür (hBN) kullanılarak memristif radyo frekansı (RF) anahtarların entegre edildiği programlanabilir mmWave mikroçipler tanımlandı.

Çalışmanın dikkat çektiği nokta, yüksek frekanslı anahtarların çoğu zaman MMIC tasarımının zayıf halkası haline gelmesi. Geleneksel anahtar çözümleri, gerekli elektromekanik veya devresel bileşenler nedeniyle hacimli kalabiliyor; bunun yanı sıra anahtarlama sırasında güç verimliliği düşebiliyor ve seri üretimde maliyeti artırabilecek karmaşık süreçler devreye girebiliyor. Araştırmacılar, bu sorunları azaltmak için memristif anahtarları, GaN MMIC’nin arka uç entegrasyonu olarak bilinen back-end-of-line (BEOL) katmanına doğrudan yerleştirmeyi seçti.

Memristif anahtarların “çekirdek” bileşeni olarak seçilen hBN, çalışma kapsamında 2D yapıdan tasarlanarak RF anahtar işlevini üstleniyor. Bu tür bir malzeme yaklaşımı, anahtarlama karakteristiklerinin dışarıdan programlanabilmesine kapı aralarken; entegrasyonun doğrudan BEOL katmanına yapılması, mmWave sinyal yolunda ekstra ara bağlantılar ve büyük yer kaplayan bileşenler