Широкополосный распределённый усилитель для ЦОД, измерительных систем и датчиков
Исследователи Fraunhofer IAF разработали монолитную СВЧ интегральную схему (MMIC) — распределённый усилитель с усилением 11 ± 2 дБ в диапазоне от 4 до 420 ГГц на 20-нм HEMT InGaAs-on-Si. Чип покажут на EuMW 2026 в Лондоне.
Современные центры обработки данных, высокоточные измерительные системы и радарные датчики высокого разрешения опираются на чрезвычайно широкополосные усилительные микросхемы, сочетающие низкий уровень шума и высокую выходную мощность. Исследователи Института прикладной физики твёрдого тела Фраунгофера (Fraunhofer IAF) разработали монолитную СВЧ интегральную схему (MMIC) с выдающимися характеристиками в этих областях.
Распределённый усилитель (DA) обеспечивает усиление 11 ± 2 дБ в диапазоне частот от 4 до 420 ГГц. Он построен на транзисторах с высокой подвижностью электронов (HEMT), изготовленных в материальной системе арсенид индия-галлия на кремнии (InGaAs-on-Si) с длиной затвора 20 нм. Предыдущие поколения микросхем изготавливались ещё на подложках из арсенида галлия (GaAs) с длиной затвора 35 нм.
MMIC впервые была представлена в статье: F. Thome, A. Leuther, «Распределённый усилитель MMIC на 4–420 ГГц по 20-нм технологии InGaAs-on-Si HEMT с усилением 11 ± 2 дБ», IEEE Microwave and Wireless Technology Letters, том 35, № 6, с. 844–847, июнь 2025, doi: 10.1109/LMWT.2025.3551639.
Широкая полоса при высокой выходной мощности и низком шуме
«Разработанный нами усилитель MMIC отличается уникальным сочетанием ключевых параметров: полосы пропускания, шума и выходной мощности. До частоты 202 ГГц он достигает коэффициента шума от 3,2 до 7,7 дБ; в режиме, оптимизированном по шуму, — от 2,8 до 6,7 дБ. Выходная мощность в режиме насыщения составляет от 6 до 8 дБм», — поясняет д-р Фабиан Томе (Fabian Thome), разработчик MMIC и заместитель руководителя бизнес-подразделения высокочастотной электроники Fraunhofer IAF.
Широкополосные MMIC на практике: центры обработки данных, измерительные системы, радарные датчики
Такие широкополосные усилители особенно актуальны для центров обработки данных последнего поколения, использующих оптическую передачу данных. Они применяются в интерфейсах, где оптические сигналы преобразуются в электрические или электрические — в оптические. Оптическая передача данных обеспечивает более высокие скорости и более компактные конструкции. Растущее распространение приложений искусственного интеллекта вызывает массовый рост спроса на современные центры обработки данных.
Кроме того, широкополосные микросхемы с низким шумом и высокой выходной мощностью позволяют создавать значительно более точные измерительные системы и радарные датчики с более высоким разрешением. Более производительные микросхемы существенно повышают разрешение, дальность действия и чувствительность таких систем.
Fraunhofer IAF на EuMW 2026
На Европейской микроволновой неделе (European Microwave Week, EuMW), которая пройдёт в Лондоне с 4 по 9 октября 2026 года, исследователи Fraunhofer IAF представят выставочные образцы усилительной микросхемы, а также другие инновации в области высокочастотной электроники на стенде B35. Компания FormFactor, Inc., партнёр-производитель измерительной техники, проведёт живую демонстрацию измерений микросхемы на своём стенде (D10).
Исследователи Fraunhofer IAF также представят свои последние результаты в рамках конференций EuMW:
5 октября 2026 года, 8:30–18:30, зал 15, WM06 (семинар) — Fabian Thome: «Метаморфные HEMT-технологии на InGaAs для передовых малошумящих, высокочастотных и сверхширокополосных применений»
5 октября 2026 года, 9:10–9:30, зал 10, EuMIC02-3 — Maxime Moulin: «Масштабируемое малосигнальное моделирование 20-нм InGaAs HEMT с использованием полевой пластины на обратной стороне под постоянным смещением»
5 октября 2026 года, 17:30–17:50, зал 11, EuMIC12-3 — Eric Sigle: «Расширенный учетверитель частоты D-диапазона на основе гармонических измерений методом source-pull и load-pull»
6 октября 2026 года, 9:50–10:10, зал 17, EuMIC15-5 — Rainer Weber: «Приёмная микросхема на 220–330 ГГц с двойной ПЧ по 35-нм технологии mHEMT»
6 октября 2026 года, 11:50–12:10, зал 17, EuMIC17-3 — Patrick Umbach: «Однобалансные HEMT-смесители с поддержкой нулевой ПЧ и потерями преобразования 2 ± 2 дБ в диапазоне от 110 до 220 ГГц»
6 октября 2026 года, 15:10–15:30, зал 17, EuMIC18-4 — Felix Heinz: «Малошумящие усилители расширенного W-диапазона по 35-нм технологии метаморфных транзисторов с высокой подвижностью электронов»
6 октября 2026 года, 15:30–15:50, зал 17, EuMIC18-5 — Thomas Zieciak: «Компактный малошумящий усилитель MMIC D-диапазона на GaN для монолитной интеграции трансиверов»
7 октября 2026 года, 18:10–18:30, зал 7, EuMC35-5 — Daje Weber-Trebesch: «GaN OLMBA Q-диапазона типа Доэрти с одним ВЧ-входом»