Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка конструкторско-технологических решений создания МИС усилителей мощности на широкозонных полупроводниках для современной радиоаппаратуры в поддиапазоне частот 42-46 ГГц .

Докладчик: Федоров Юрий Владимирович

Должность: главный конструктор, заместитель директора ИСВЧПЭ РАН, заместитель директора по НИОКР, Главный конструктор

Цель проекта:
Целью выполнения ПНИ является проведение исследований и разработка комплекса научно-технических решений, направленных на создание новой СВЧ электронной компонентной базы на основе соединений нитрида галлия для изготовления монолитных интегральных схем (МИС) усилителей мощности с высокими удельными характеристиками по мощности и низким уровнем шума для современных радиоэлектроных систем связи и радиолокации в диапазоне частот 30-60 ГГц.

Основные планируемые результаты проекта:
В ходе выполнения ПНИ должны быть получены следующие научно-технические результаты:
2.1. Экспериментальные образцы (ЭО) транзисторов и МИС современной радиоэлектронной аппаратуры в поддиапазоне частот 42-46 ГГц диапазона 30-60 ГГц на широкозонных полупроводниках с высокими предельными характеристиками.
2.2. Научно-технические решения по проектированию транзисторов и МИС в поддиапазоне частот 42-46 ГГц диапазона частот 30-60 ГГц на широкозонных полупроводниках.
2.3. Научно-техническиерешения по выбору оптимальных параметров проведения технологических операций маршрута создания транзисторов и МИС современной радиоэлектронной аппаратуры в поддиапазоне частот 42-46 ГГц диапазона частот 30-60 ГГц на широкозонных полупроводниках для достижения максимальной мощности.
2.4. Технические требования и предложения по разработке, производству эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики.
2.5. Промежуточный и заключительный отчеты о ПНИ, содержащие:
2.5.1. Анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к разрабатываемой теме;
2.5.2. Обоснование выбора направления исследований;
2.5.3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований;
2.5.4. Обобщение и выводы по результатам ПНИ.
2.6. Отчет о патентных исследованиях, оформленный в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
2.7. Эскизные конструкторская и технологическая документации для изготовления ЭО транзисторов и МИС на широкозонных полупроводниках.
2.8. Конструкторская документация на стенд для проведения измерений СВЧ параметров МИС УМ в поддиапазоне 42-46 ГГц диапазона частот 30-60 ГГц
2.9. Рекомендации по использованию результатов проведенных ПНИ в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках.
2.10. Проект технического задания на проведение ОКР по теме: Разработка МИС усилителей мощности поддиапазона 42-46 ГГц на полевых СВЧ транзисторах на базе широкозонныхнаногетероструктурAlGaN/AlN/GaN.

Планируемые характеристики разрабатываемого МИС УМ:
Экспериментальные образцы разрабатываемых транзисторов и МИС для современной радиоэлектронной аппаратуры в поддиапазоне частот 42-46 ГГц диапазона частот 30-60 ГГц должны соответствовать следующим требованиям:
- рабочий диапазон частот усилителя должен попадать в диапазон от 42 ГГц до 46 ГГц. Номинальной рабочей частотой устанавливается частота 44 ГГц;
- коэффициент усиления по мощности на частотах 42-46 ГГц - не менее 12 дБ;
- коэффициент стоячей волны в полосе частот – не более 2 ед.;
- выходная мощность - не менее 5 Вт.;
- ток потребления от источника положительного питания – не более 1200 мА, напряжение не более 30 В; от источника отрицательного питания – не более 10 мА, напряжение отрицательного питания не менее минус 5 В.

Для проектирования подобных устройств требуются высокопроизводительные рабочие станции и соверменные САПР, позволяющие производить электромагнитный анализ многослойных структур, например ADS и EMPro компании Agilent Technologies, Microwave Office компании AWR и др.
Изготовление экспериментальных образцов предполагает наличие технологической линии, позволяющей изготавливать МИС на основе наногетероструктур для Q-диапазона частот. Такая технологическая линия включает установки молекулярно-лучевой эпитаксии, электронно-лучевой эпитаксии и фотолитографии, ионно-лучевого, плазменного и плазмохимического травления, установки напыления проводящих и диэлектрических слоев, а также установки обработки, шлифования и полировки пластин.
Исследование полученных экспериментальных образцов потребует наличия современного измерительного оборудования для контроля электрических НЧ и СВЧ параметров. Измерение отдельных устройств из состава приемо-передающего модуля (усилителя, смесителя, ГУН) производится с помощью векторного анализатора.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
3.1 Планируемые результаты ПНИ могут найти целый ряд применений в различных областях, связанных с беспроводной передачей данных, например таких как: ближняя беспроводная сверхвысокоскоростная передача данных, радионавигация, радиосвязь между подвижной и сухопутной станциями или между подвижными станциями, радиосвязь между подвижными земными станциями и одной либо несколькими космическими станциями.
3.2 Полученные в ходе работы результаты могут быть использованы ведущими отечественными предприятиями в области создания и разработки приборов СВЧ электроники и других электронных приборов, в том числе ФГУП «НПП «Исток», ОАО НПП "Пульсар", ОАО "Российские космические системы", ОАО «НИИПП», а так же использованы предприятиями отрасли инфокоммуникаций для обеспечения потребностей инфраструктуры сетей беспроводной широкополосной передачи информации. Отечественная элементная база приобретет элементы для создания радиоэлектронных устройств мм-диапазона и технологию производства приемо-передающих модулей для сверхширокополосных систем связи и передачи информации в миллиметровом диапазоне частот.
3.3. Разработкой и внедрением информационно-телекоммуникационных систем и сетей в России занимается ОАО «НПП»Радиосвязь». Развитие отечественной элементной базы в данном диапазоне - важнейшая задача с точки зрения технологического развития России и обеспечения ее безопасности

Текущие результаты проекта:
4.1. Проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ, в том числе, обзор научных информационных источников: статьи в ведущих зарубежных и российских научных журналах, монографии и патенты – не менее 15 научно-информационных источников за период 2009 – 2013 гг.
4.2. Проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96.
4.3. Проведен аналитический обзор по разработке конструкторско-технологических решений создания транзисторов и МИС на широкозонных полупроводниках для современной радиоэлектронной аппаратуры диапазона частот 30-60 ГГц, разработано предложения по обоснованию развиваемого направления исследований.
4.4. Проведены исследования и разработоки научно-технических решений по проектированию транзисторов и МИС в поддиапазоне 42-46 ГГц диапазона частот 30-60 ГГц на широкозонных полупроводниках.
4.5. Разработаны требования к техническим характеристикам измерительного стенда.