벨기에 연구 기관인 Imec이 저전압 증강 모드 소자에 대해 기록적인 효율과 출력 전력을 달성한 GaN-on-silicon MOSHEMT(금속산화물 반도체 고전자 이동도 트랜지스터)로 모바일 애플리케이션을 위한 RF 트랜지스터 성능에서 새로운 벤치마크를 이뤄냈다.
GaN-on-Si e-모드 MOSHEMT는 13GHz 및 5V에서 27.8dBm(1W/mm)의 최고 출력 전력과 66%의 전력 부가 효율(PAE)을 달성했다.
이 결과는 8핑거 게이트 레이아웃을 갖춘 단일 소자에서 얻어졌으며, 여러 트랜지스터의 전력을 합치지 않고도 고출력 전력에 필요한 게이트 폭을 제공한다. 이러한 성능은 소자를 e-모드로 전환하는 데 사용되는 게이트 리세스 기술과 채널 얇아짐으로 인한 성능 손실을 상쇄하는 InAlN 배리어층을 결합해 구현되었다.
Imec은 또한 0.024Ω·mm의 기록적인 낮은 접촉 저항을 달성하여 전류 흐름을 극대화하고 전력 손실을 최소화했다. 이 결과는 별도의 모듈에서 얻어졌지만, e-모드 트랜지스터 아키텍처와 완벽하게 호환된다.
Imec의 시뮬레이션 결과, 이 접촉 모듈을 통합하면 출력 전력 밀도를 70% 향상시켜 6G 사용자 장비의 성능 목표를 달성할 수 있는 것으로 나타났다.
7~24GHz의 6G FR3 대역에서 모바일 기기에 GaN 기술을 통합하는 데 중요한 단계를 나타내는 이 연구 결과는 일본 교토에서 열리는 2025 VLSI 기술 및 회로 심포지엄에서 발표될 예정이다.
