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22 nm FD-SOI 中具有可变增益控制和开关功能的 60 GHz 宽带 LNA
摘要 本文研究了一种具有可变增益控制的 60 GHz 低功耗宽带低噪声放大器 (LNA)。为了证明这一概念，该电路采用 22 nm 全耗尽绝缘体上硅 (FD-SOI) CMOS 技术实现。它通过增益峰值（增益分配）技术支持 60 GHz 的宽带操作。通过调整放大器的一些关键匹配网络，每级的峰值增益被分配到不同的频率，从而产生整体宽带频率响应。该电路由三个级联共源共栅放大器级组成。匹配网络针对带宽和噪声系数进行了优化。晶体管背栅用于 LNA 设计，以将电路切换到低功耗待机模式。这避免了基于前栅的切换在电压击穿和电路稳定性方面的问题。此外，通过背栅实现了在如此高频率下同时实现可变增益控制。与基于前栅的相比，基于背栅的可变增益控制可以实现增益的连续微调，同时对控制电压的精度或分辨率要求较低。在测量中，增益通过背栅成功从 20 dB 调低至 − 25 dB。在 1 V 标称电源的 8.1 mW 直流功率下，LNA 提供 20 dB 的峰值增益、18.5 GHz 的带宽和 3.3 dB 的最小噪声系数。当偏置在 0.4 V 的降低直流电源下时，所给出的电路仅消耗 2.5 mW 的直流功率，并且仍然提供 10 dB 的功率增益和约 4.5 dB 的最小噪声系数。通过切换到待机模式，LNA 在标称电源下消耗 850 µ W 的直流功率，在降低电源下消耗 240 µ W 的直流功率。与之前报告的设计相比，LNA 表现出色，具有最低的噪声系数以及具有竞争力的增益、带宽和直流功率。据作者所知，这是第一款通过单独的背栅偏置具有联合可变增益控制和切换功能的 60 GHz LNA。
GaN 高电子迁移率晶体管外延堆栈中穿线位错引起的垂直场不均匀性
数据可用性声明：支持本研究结果的数据可根据合理要求从通讯作者处获取。1 H. Amano、Y. Baines、E. Beam 等人，2018 年 GaN 电力电子路线图，Journal of Physics D: Applied Physics。51，(2018)。2 K. Husna Hamza 和 D. Nirmal，GaN HEMT 宽带功率放大器综述，AEU - 国际电子和通信杂志。116，153040 (2020)。3 G. Meneghesso、M. Meneghini、I. Rossetto、D. Bisi、S. Stoffels、M. Van Hove、S. Decoutere 和 E. Zanoni，GaN 基功率 HEMT 的可靠性和寄生问题：综述，半导体科学与技术。31，(2016)。 4 JA del Alamo 和 J. Joh，GaN HEMT 可靠性，微电子可靠性。49，1200-1206 页 (2009)。5 M. Meneghini、A. Tajalli、P. Moens、A. Banerjee、E. Zanoni 和 G. Meneghesso，基于 GaN 的功率 HEMT 中的捕获现象和退化机制，半导体加工材料科学。78，118-126 页 (2018)。6 B. Kim、D. Moon、K. Joo、S. Oh、YK Lee、Y. Park、Y. Nanishi 和 E. Yoon，通过导电原子力显微镜研究 n-GaN 中的漏电流路径，应用物理快报。104，(2014)。 7 M. Knetzger、E. Meissner、J. Derluyn、M. Germain 和 J. Friedrich，《用于电力电子的碳掺杂变化与硅基氮化镓垂直击穿之间的关系》，《微电子可靠性》。66，16-21 (2016)。 8 A. Lesnik、MP Hoffmann、A. Fariza、J. Bläsing、H. Witte、P. Veit、F. Hörich、C. Berger、J. Hennig、A. Dadgar 和 A. Strittmatter，《碳掺杂氮化镓的性质，固体物理状态 (b)》。254，(2017)。 9 B. Heying、EJ Tarsa、CR Elsass、P. Fini、SP DenBaars 和 JS Speck，《位错介导的氮化镓表面形貌》，《应用物理学杂志》。 85,6470-6476 (1999)。
通过离子传输减缓实现室温卤化物钙钛矿场效应晶体管
该通道是通过电容耦合和在栅极电极上施加适当的偏压来实现的。然而，在传统 FET 架构中，卤化物钙钛矿在室温和低频（尤其是直流操作）下的电流调制具有挑战性，这主要是由于钙钛矿层的混合离子-电子特性。[2] 溶液处理的 FET 通常以累积模式工作，而传统的 Si 基晶体管则以反转模式工作，其中耗尽层将导电通道与半导体块体隔离。为了实现电流的栅极调制和累积模式下的大开关电流比，需要具有低离子浓度的钙钛矿层。在高离子浓度下，如图 1a 所示，无法形成累积通道，因为栅极场被移动离子屏蔽，如图 1b 所示。只有当栅极偏压足够大以至于离子无法完全屏蔽栅极场时，才能观察到场效应电流。因此，形成一个积累层，如图 1c 所示。溶液处理的钙钛矿中可移动离子的浓度估计为 10 25 m − 3 的数量级，[3,4] 导致表面电荷密度为几个 μ C cm − 2，例如甲基铵卤化铅的表面离子密度为 5 μ C cm − 2。[3] 当使用厚度为 200 nm 的典型 SiO 2 栅极电介质（相对介电常数，k = 3.9）时，如此大的密度需要施加大于 300 V 的栅极电压才能感应积累通道，但这是不切实际的，因为它会导致电介质击穿。因此，钙钛矿 FET 中的电流调制主要在低温下实现，此时离子电导率显著降低，或者在高频下使用脉冲模式操作，此时离子无法响应电场的快速变化。[5] 低温或高频操作严重限制了钙钛矿 FET 的实际应用。为了解决这些问题，人们尝试了材料改性，例如合成单晶微板、[6] 准二维纳米片 [7] 或多组分钙钛矿 [8,9]。然而，这些方法可能会损害高通量制造、可重复性或高效电荷传输。因此，减轻或补偿离子迁移率对于实现实用的钙钛矿基 FET 至关重要。在这里，我们建议使用能够诱导大表面电荷密度的介电材料，例如
适合太空应用的 Ku/K 波段 LTCC SMD 环行器
简介 鉴于对满足射频系统要求的需求日益增加，作为关键组件的循环器已成为研究的主题。传统循环器通常基于采用带状线或微带技术设计的 Y 型结形状。带状线循环器易于集成且损耗低。这种循环器拓扑结构可以通过同轴连接器连接，采用 Drop-in 技术实现或内置于表面贴装器件 (SMD)。尽管成本较高，但同轴循环器具有比其他产品更高的 EMC 屏蔽和功率处理能力。此外，Drop-in 设备处理的功率较少，并且没有 EMC 屏蔽。最后，SMD 循环器的功率处理能力低于同轴循环器，但 EMC 屏蔽比 Drop-in 更好。面对日益增长的小型化、集成化和降低成本的需求，LTCC（低温共烧陶瓷）技术是应对这些挑战的有希望的候选技术。LTCC 技术是一种通过多层结构封装集成电路的技术。它由堆叠胶带组成，可防止结点出现气隙，并降低高功率空间应用的多重击穿风险。在过去的几年中，许多已发表的研究都集中在 LTCC 循环器的设计上 [1]-[2]。然而，它们大多数都是理论上的，只有少数专注于工业用途 [3]。因此，Exens-Solutions 与 CNES、Thales TRT 和 IMT Atlantique 合作，提出了 LTCC 技术来开发用于保护有源天线的 K 波段循环器。该循环器由 Exens-Solutions 根据与 CNES 商定的规格设计。IMT Atlantique 负责循环器的制造过程。铁氧体和电介质材料带由 Thales TRT 开发。因此，本文分为四个部分。第一部分介绍 LTCC 循环器规格并详细介绍材料特性。第二部分描述了建立设计规则的试运行。第三部分讨论了 LTCC 循环器的设计步骤和模拟。制造步骤和测量结果在最后一节中报告。LTCC 环行器规格初步提出的拓扑结构采用带状线拓扑结构来设计封装在封装中的 LTCC 环行器。这种拓扑结构的优点是可以缩小环行器体积并避免金属路径受到任何损坏。如图 1 所示，在 LTCC 结构中添加了信号和接地通孔，以确保其与 SMD 表面的互连。
49 纳米多孔玻璃的应用...
Dóm tér 9，匈牙利 电子邮件：galbx@chem.u-szeged.hu 摘要 激光诱导击穿光谱 (LIBS) 是原子光谱中一种强大且蓬勃发展的分析技术。尽管 LIBS 也适用于气态、气溶胶和液体样品，但它主要用于固体样品的分析。这是因为所有其他类型的样品在灵敏度和实用性方面都带来了多重挑战。(批量)液体样品的分析尤其具有挑战性，因为它们容易出现聚焦困难、飞溅、等离子猝灭等，导致检测限和重现性降低以及激光能量需求大幅增加 [1]。为了应对这些挑战，文献中报道了多种方法。它们中的大多数依赖于液固转化，而另一些则使用专门的设备将液体呈现为射流、薄膜或液滴等。[2, 3]。尽管如此，虽然消除了批量液体分析的一些缺点，但迄今为止提出的方法在灵敏度、重现性或实用性方面与固体分析相比仍然存在不足。在本研究中，我们提出了一种通过 LIBS 分析液体微样品的替代方法，即利用亲水性强的纳米多孔玻璃作为基底。这种方法的前提是毛细管力会将与玻璃接触的任何水样驱赶到纳米孔中，形成一个细小的两相结构，其中的固体玻璃框架实际上充当激光目标。这种结构在实践中有多种优势：a.) 分析需要非常少量的液体样品（5-10 µ L）；b.) 不存在批量液体样品的常见问题；c.) 纳米级结构确保有效的激光耦合和液体样品的均匀分布，从而有利于重现性。对这种直接液体分析方法进行了彻底的研究，研究了分析优势和能力以及可实现的检测限和重现性。致谢作者非常感谢 EKÖP-24-I 提供的资金支持。塞格德大学的大学研究奖学金计划，以及国家研究、开发和创新办公室 (NKFIH) 的 K146733 项目和由奥地利英飞凌科技股份公司在 IPCEI 微电子课程中资助的工业合作参考文献 [1] G. Galbács，Anal. Bioanal. Chem. 407 (2015) 7537。 [2] K. Keerthi，SD George，SD Kulkarni，S. Chidangli，VK Unnikrishnan，Opt. Laser Technol. 147，(2022) 107622。 [3] I. Goncharova，D. Guichaoua，S. Taboukhat，A. Tarbi 等，Spectrochim. Acta B 217 (2024) 106943。
2023 年 IEEE 国际可靠性物理研讨会 (IRPS)
TuT1（教程）- 可靠性物理与工程简介，Joe McPherson，McPherson Reliability Consulting LLC 所有材料和设备都会随着时间的推移而退化。因此，可靠性物理具有重要的理论和实践意义。可靠性调查通常从测量材料/设备在应力下的退化率开始，然后对失效时间与施加应力的关系进行建模。这里使用的术语“应力”非常笼统：应力指任何外部因素（电气、机械、化学、热、电化学等）能够产生材料/设备退化的因素。当退化量达到某个临界阈值水平时，就会发生失效时间。由于设备通常需要不同程度的退化才能引发故障，因此故障时间本质上是统计性的，并讨论了两种常见的故障分布：威布尔和对数正态分布。故障时间 (TF) 建模通常假设幂律或指数应力依赖性，具有 Arrhenius 或 Eyring 类活化能。从这些 TF 模型中，可以推导出加速因子，这些因子往往作为加速测试的基础。在本演讲中，将回顾几种半导体故障机制：电迁移 (EM)、应力迁移 (SM)、时间相关电介质击穿 (TDDB)、热载流子注入 (HCI)、负偏置温度不稳定性 (NBTI)、等离子体诱导损伤 (PID)、单粒子翻转 (SEU)、表面反转、热循环疲劳和腐蚀。本教程应为参会者提供坚实的基础，以便更好地理解 IRPS 上发表的论文。TuT2（教程） - 集成电路和半导体器件可靠性分析的机器学习，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校 Elyse Rosenbaum 本教程适用于对机器学习（“ML”）如何在其学科中应用感兴趣的可靠性物理专家。它将使用机器学习的广泛定义，将 ML 等同于数据驱动建模，并将其与基于物理知识（即机械模型）的模型和预测进行对比。神经网络是一种流行的数据驱动建模模型结构，因为它具有灵活性；它通常被称为通用近似器。本教程将介绍神经网络训练的基础知识。本文将介绍将 ML 应用于可靠性分析各个方面的研究成果。TuT3（教程）- BEOL 和 MOL 可靠性，Shinji Yokogawa，电气通信大学 BEOL 可靠性在半导体技术中发挥着至关重要的作用，从开发到质量保证。典型的磨损机制包括电迁移 (EM)、应力迁移/应力诱导空洞 (SM/SIV)、热机械稳定性、低介电击穿 (TDDB) 和芯片/封装相互作用 (CPI)。最近，围绕栅极/接触或 MOL 可靠性的可靠性问题已被添加到列表中。由金属和电介质界面中的缺陷及其产生引起的互连、通孔和接触可靠性挑战被认为是重要问题，即使代数、结构和材料发生变化。了解它们以及如何抑制它们是实现高可靠性的关键。了解每个集成电路的寿命分布行为对于确定由许多部分组成的集成电路的可靠性也至关重要。本教程将介绍物理和统计
2023 IEEE 国际可靠性物理研讨会 (IRPS)
TuT1（教程）- 可靠性物理与工程简介，Joe McPherson，McPherson Reliability Consulting LLC 所有材料和设备都会随着时间的推移而退化。因此，可靠性物理具有重要的理论和实践意义。可靠性调查通常从测量材料/设备在应力下的退化率开始，然后对失效时间与施加应力的关系进行建模。这里使用的术语“应力”非常笼统：应力指任何外部因素（电气、机械、化学、热、电化学等）能够产生材料/设备退化的因素。当退化量达到某个临界阈值水平时，就会发生失效时间。由于设备通常需要不同程度的退化才能引发故障，因此故障时间本质上是统计性的，并讨论了两种常见的故障分布：威布尔和对数正态分布。故障时间 (TF) 建模通常假设幂律或指数应力依赖性，具有 Arrhenius 或 Eyring 类活化能。从这些 TF 模型中，可以推导出加速因子，这些因子往往作为加速测试的基础。在本演讲中，将回顾几种半导体故障机制：电迁移 (EM)、应力迁移 (SM)、时间相关电介质击穿 (TDDB)、热载流子注入 (HCI)、负偏置温度不稳定性 (NBTI)、等离子体诱导损伤 (PID)、单粒子翻转 (SEU)、表面反转、热循环疲劳和腐蚀。本教程应为参会者提供坚实的基础，以便更好地理解 IRPS 上发表的论文。TuT2（教程） - 集成电路和半导体器件可靠性分析的机器学习，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校 Elyse Rosenbaum 本教程适用于对机器学习（“ML”）如何在其学科中应用感兴趣的可靠性物理专家。它将使用机器学习的广泛定义，将 ML 等同于数据驱动建模，并将其与基于物理知识（即机械模型）的模型和预测进行对比。神经网络是一种流行的数据驱动建模模型结构，因为它具有灵活性；它通常被称为通用近似器。本教程将介绍神经网络训练的基础知识。本文将介绍将 ML 应用于可靠性分析各个方面的研究成果。TuT3（教程）- BEOL 和 MOL 可靠性，Shinji Yokogawa，电气通信大学 BEOL 可靠性在半导体技术中发挥着至关重要的作用，从开发到质量保证。典型的磨损机制包括电迁移 (EM)、应力迁移/应力诱导空洞 (SM/SIV)、热机械稳定性、低介电击穿 (TDDB) 和芯片/封装相互作用 (CPI)。最近，围绕栅极/接触或 MOL 可靠性的可靠性问题已被添加到列表中。由金属和电介质界面中的缺陷及其产生引起的互连、通孔和接触可靠性挑战被认为是重要问题，即使代数、结构和材料发生变化。了解它们以及如何抑制它们是实现高可靠性的关键。了解每个集成电路的寿命分布行为对于确定由许多部分组成的集成电路的可靠性也至关重要。本教程将介绍物理和统计
NEPP 任务：固体钽电容器浪涌电流测试的可靠性影响
固体钽电容器广泛用于太空应用，以过滤电源电路中的低频纹波电流并稳定系统中的直流电压。根据军用规格 (MIL-PRF-55365) 制造的钽电容器是可靠的元件，D 级或 S 级每 1000 小时的故障率低于 0.001%（故障率低于 10 FIT），因此这些部件属于可靠性最高的电子元件。尽管如此，钽电容器确实会发生故障，一旦发生，可能会对系统造成灾难性的后果。这是由于短路故障模式，可能会损坏电源，也是由于在低阻抗应用中发生故障时，带有锰阴极的钽电容器具有自燃能力。在此类故障中，钽颗粒与过热的氧化锰阴极产生的氧气发生放热反应，释放出大量能量，不仅会损坏部件，还会损坏电路板和周围元件。与陶瓷部件相比，钽电容器的一个特点是电容值相对较大，在当代小尺寸芯片电容器中电容值达到数十和数百微法拉。这可能会导致电路板首次通电时部件出现所谓的浪涌电流或开启故障。这种故障被认为是钽电容器中最常见的故障类型 [1]，是由于电路中电压 dV/dt 的快速变化，在电路中电流不受限制时产生高浪涌电流尖峰，I sp = C×dV/dt。这些尖峰电流可以达到数百安培，并导致系统发生灾难性故障。浪涌电流故障的机理尚未完全了解，相关文献中讨论了不同的假设。其中包括持续闪烁击穿模型 [1-3]；电感相对较高的电路中的电振荡 [4-6]；阴极局部过热 [5, 7, 8]；MnO 2 晶体撞击导致的五氧化二钽电介质机械损伤 [2, 9, 10]；或电流尖峰期间产生的电磁力引起的应力诱导电子陷阱生成 [11]。然而，我们的数据显示闪烁击穿电压明显高于浪涌电流击穿电压，因此仍不清楚为什么没有闪烁的部件在浪涌电流测试 (SCT) 期间会在相同电压下失效。关于浪涌电流故障的一个普遍接受的解释是，在浪涌电流条件下，如果电流供应不受限制，钽电容器中的自愈机制不起作用，如果电流受到限制，那么本来会是一个轻微的闪烁尖峰，但到了部件上就会变成灾难性的故障 [1, 12]。电子元件（尤其是钽电容器）的使用风险可以定义为故障概率和后果（例如，表示为返工、重新测试、重新设计、项目延误等成本）的乘积。在这方面，钽电容器可以被视为具有高应用风险的低故障率部件。为了降低这种风险，有必要进一步开发筛选和鉴定系统，特别注意现有程序中可能存在的缺陷。
横向效应对大规模串联太阳能电池 EQE 测量的影响 S. Kasimir Reichmuth 1,2、A. Fell 1,3、G. Siefer 1、M. Schachtne
横向效应对大型串联太阳能电池 EQE 测量的影响 S. Kasimir Reichmuth 1,2 , A. Fell 1,3 , G. Siefer 1 , M. Schachtner 1 , D. Chojniak 1 , O. Fischer 1,2 , M. Mühleis 1 , M. Rauer 1 , J. Hohl-Ebinger 1 , MC Schubert 1 1 弗劳恩霍夫太阳能系统研究所 ISE, Heidenhofstrasse 2, 79110 弗莱堡, 德国 电子邮件: kasimir.reichmuth@ise.fraunhofer.de, 2 Albert-Ludwigs-University, INATECH, Emmy-Noether-Strasse 2, 79110 弗莱堡, 德国 3 AF模拟，Landstr。 33a，79232 年 3 月，德国 摘要：大规模钙钛矿/硅 (PSC/Si) 串联太阳能电池中的横向不均匀电池参数可能会显著影响器件性能。可以使用电致发光 (EL)、光致发光 (PL) 和热成像方法来分析吸收器的横向质量。除了对电池性能的整体影响外，这种横向效应通常不会在串联器件的 EQE 和 IV 特性中考虑，但可能会导致错误的测量结果。因此，我们认为有必要采用大面积 3D PSC/Si 串联模拟来了解横向不均匀性的影响，以及与非理想测量条件（例如太阳能电池的小面积或不均匀照明）的相互作用。我们使用 3D 模拟软件 Quokka3 的串联插件进行全电池 3D 串联模拟，该软件使用“等效电路”模型处理钙钛矿顶部电池表层，也可以处理 Si 底部电池，而不是求解漂移扩散模型。我们通过模拟和实验来量化非均匀电池特性（例如低局部分流电阻或电池吸收器的不均匀性）在 EQE 测量期间与照明和偏置条件相互作用的影响。通过模拟深入了解横向效应特别有趣，因为在通常亚稳态的 PSC/Si 串联电池中对此类详细效应进行实验研究极具挑战性。关键词：多结太阳能电池、校准、模拟、钙钛矿、III-V 族半导体 1 引言 最近，钙钛矿/硅串联电池 (PSC/Si) 在实验室大小样品中显示出 31.25% [1] 的效率，并且 6 英寸晶圆级 PSC/Si 已认证的效率为 26.8 ±1.2 % [2]。同时，首次商业化已宣布将于今年进行，旨在扩大尺寸和提高产量 [3]。在工业实施中，为实验室大小的电池建立的工艺适用于大规模产出。与小型实验室电池相比，横向效应对于全晶圆大小的电池可能更为重要。这可以解释在扩大规模过程中钙钛矿吸收剂的效率下降的原因 [4]。空间不均匀性对电池性能和这些电池的特性都有影响，例如，如果这些方法仅依赖于局部照明而不分析器件的整个区域，则会产生很大的误差。这对于 EQE 和 IV 特性至关重要，因为这可能会使结果与真实特性产生很大偏差，从而导致误解甚至误导电池开发。为了展示其重要性，我们通过实验和模拟，以局部和全照明 EQE 测量为例，研究了横向效应的影响。除了可能由不均匀的薄膜厚度引起的光学横向不均匀性之外，我们还研究了进一步/更复杂的电气 EQE 测量伪影的影响。这种伪影在两端多结器件中很常见，是由低分流电阻（R 分流）或反向击穿特性引起的 [5–7]，并且取决于偏置电压和偏置照明的光谱辐照度。借助最近发布的 3D 太阳能电池模拟工具 Quokka3 的串联功能，我们研究了局部分流等横向缺陷如何影响这种 EQE 伪影。