欧盟计划开发单芯片手机所需的替代器件

为实现单芯片手机,世界各地的研究人员正在寻找对今天通信设备所需的众多分立前端声表面波滤波器(SAW)与其他可调谐射频(RF)器件的替代器件。

目前,欧盟正建议采用基于纳米结构的铁电薄膜将可调谐微波器件集成到基于硅半导体的微波通信器件上。欧盟的Nanostar计划()是一项为期三年、旨在将电子行业进一步带向单芯片手机的计划。

“Nanostar计划将利用纳米结构铁电材料的新物理效应,开发全新介电特性的新型材料。”该计划的协调员、瑞典查尔姆斯理工大学教授Spartak Gevorgian表示,“基于这些薄膜的器件将能切实地减少手机、PDA及笔记本电脑等手持式或便携式设备的成本、尺寸与功耗。此外,这些器件还能应用于采用大量可调谐器件(如大型相控阵天线与可调谐超材料)的自适应及可再配置微波系统。”

参与到这个500万美元计划中的人员分别来自瑞典查尔姆斯理工大学、荷兰飞利浦电子公司、瑞典爱立信公司、法国Temex Filters公司、瑞士联邦理工大学以及俄罗斯圣彼得堡电子工程大学。SAW器件虽已经取代体积较大的陶瓷与石英器件来作为微波滤波器、相关器与调制器,但由于它们不是在硅半导体上制造的,因此飞利浦及其他公司已转向可在硅上制造的声表面波器件。

图:铁电薄膜采用由钛酸钡和钛酸锶组成的金属氧化物介电材料。

但Nanostar计划的目的是想证明铁电薄膜可提供更低的成本、功耗及全新的性能。

铁电薄膜现已集成到半导体存储器芯片中,用作位单元的电容。此外,它们还可在模拟模式中用作压控电容(可变电容),这种电容在可调谐微波器件中非常有用。但Nanostar计划旨在利用铁电材料的其他特性来创建能实现单芯片手机的独特器件。

“项目将主要针对微波通信应用进行,但我们也想证明它们在光电与传感器件中的潜在用途,例如创建可调谐的薄膜声谐振器,在今天的电子行业中尚无类似产品。”Gevorgian表示。

为此,Nanostar计划将集中力量采用复杂金属氧化物介电材料(例如钛酸钡及钛酸锶等),开发具有和电场强度无关的极高磁介电常数的铁电材料。一般地讲,高介电常数可减少电场强度。通过专注于铁电薄膜的纳米级图案设计,Nanostar研究人员旨在利用铁电材料的这种独特性质来制造一些独特的集成器件。

该计划还希望能用这种图案设计来解决与将实验用铁电器件转换为具有竞争力的商用器件有关的工程问题。

作者:罗克玲