El método de caracterización de semiconductores subterahertz simplifica las pruebas en oblea

A medida que el diseño de semiconductores avanza hacia frecuencias de ondas milimétricas y subterahertz para comunicaciones avanzadas y electrónica de alta frecuencia, los ingenieros se enfrentan a importantes obstáculos para caracterizar dispositivos activos como los transistores de alta movilidad de electrones de fosfuro de indio. Los enfoques de caracterización tradicionales a menudo exigen múltiples configuraciones de instrumentos, cambios frecuentes de banda y calibraciones repetidas para cubrir amplios rangos de frecuencia. Este flujo de trabajo fragmentado introduce variaciones mecánicas, aumenta la complejidad de la configuración y dificulta la modelización precisa de los dispositivos de banda ancha. Para abordar este cuello de botella en las pruebas industriales, Keysight Technologies, la Universidad de Glasgow, el Laboratorio Nacional de Física y MPI Corporation han desarrollado una metodología de medición unificada capaz de realizar una caracterización continua en oblea desde cerca de CC hasta 250 GHz utilizando un solo barrido.

Mecanismo de ingeniería y arquitectura de medición
El desarrollo colaborativo integra instrumentación especializada, diseño avanzado de dispositivos, sondeo de precisión y calibración metrológica en un único ecosistema cohesivo. En el núcleo de la configuración de prueba se encuentra el analizador de redes vectoriales PNA-X de Keysight, acoplado a un extensor de frecuencia de 250 GHz de barrido único y a una unidad de fuente/medida de precisión. Esta arquitectura de hardware se combina con la tecnología de sondeo en oblea de banda ancha y el software de calibración de MPI Corporation, junto con los dispositivos de transistores de alta movilidad de electrones de fosfuro de indio y los estándares de calibración personalizados de la Universidad de Glasgow. El Laboratorio Nacional de Física contribuyó con metrología de alta frecuencia y metodologías de calibración para verificar la integridad de las mediciones.

Al combinar estos sistemas, la metodología permite realizar mediciones continuas en todo el espectro de frecuencias con un solo contacto de sonda. Esto elimina la necesidad de levantar la sonda manualmente, la reconfiguración del hardware y los cambios de conexión multibanda. Además, el filtrado de fuente integrado y la calibración de potencia de fuente de banda ancha garantizan una alta pureza de la señal directamente en la punta de la sonda, abordando los problemas de degradación de señal y reflexión comunes en las frecuencias subterahertz.

Aplicaciones industriales y beneficios operativos
La caracterización precisa de banda ancha es crucial para los equipos de investigación y desarrollo que trabajan en circuitos integrados de microondas monolíticos de alta frecuencia, comunicaciones inalámbricas de próxima generación y sistemas de radar de alta velocidad. Los transistores de alta movilidad de electrones de fosfuro de indio se despliegan ampliamente en circuitos de amplificación de alta potencia y bajo ruido que operan profundamente en el dominio de terahertz. Al optimizar el flujo de trabajo de caracterización, la nueva metodología reduce significativamente el tiempo de medición, minimiza el error humano introducido por el posicionamiento repetido de las sondas y produce datos de parámetros S consistentes requeridos para una modelización confiable de dispositivos activos.

Thierry Locquette, vicepresidente de ventas para Europa, Oriente Medio y África en Keysight, señaló que caracterizar dispositivos de manera continua desde cerca de CC hasta 250 GHz en un solo barrido simplifica el proceso de medición para los investigadores que desarrollan tecnologías de semiconductores de próxima generación. Al alinear la instrumentación, la ingeniería de dispositivos, el sondeo y la metrología, la colaboración establece un marco práctico para generar datos de banda ancha confiables. El Dr. Xiaobang Shang, científico principal y líder de medición en oblea en el Laboratorio Nacional de Física, enfatizó que la metrología precisa en oblea sigue siendo esencial para el desarrollo confiable de dispositivos en los espectros de ondas milimétricas y subterahertz. Matthew White, director de desarrollo de negocios en MPI Corporation, agregó que extender la caracterización a 250 GHz requiere que las plataformas de sondeo, calibración y medición operen como un sistema integrado, lo que permite a los investigadores acelerar el desarrollo de dispositivos con mayor confianza.

Contexto adicional
Esta sección detalla las especificaciones técnicas y los datos comparativos competitivos que no se incluyeron en el anuncio original del producto.

La caracterización de banda ancha en oblea más allá de 110 GHz requería tradicionalmente la conmutación de bandas de guía de ondas, donde los ingenieros intercambiaban manual o automáticamente los módulos extensores de frecuencia (como las bandas WR-10, WR-06 y WR-03) para cubrir las frecuencias de las bandas D y H. Históricamente, cada cambio de banda requería rutinas de calibración separadas, como estándares de línea-reflejo-línea o través-reflejo-través, lo que aumentaba el riesgo de errores de calibración aleatorios y desgaste mecánico en las puntas de las sondas. Las arquitecturas de extensión de frecuencia de barrido único eliminan las incertidumbres de desajuste entre bandas y reducen la deriva térmica asociada con sesiones de prueba prolongadas de múltiples etapas. Los transistores de alta movilidad de electrones de fosfuro de indio siguen siendo una tecnología de semiconductores de referencia para frecuencias de corte ultraaltas, superando a menudo a sus homólogos de nitruro de galio y germanio de silicio en métricas de frecuencia de tránsito en bruto, lo que convierte a la caracterización de alta precisión con analizadores de redes vectoriales subterahertz en un requisito de ruta crítica para la ingeniería de semiconductores de ondas milimétricas.

Editado por Sucithra Mani, editora de Induportals; adaptado por IA.

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