| НАЗАД К ГЕРМАНИЮ Андрей Фаткуллин Прогресс беспроводных коммуникаций в немалой степени обусловлен применением все более совершенных микрочипов и технологий их изготовления.  Большинство микросхем, используемых ныне в компьютерах, содержат активные элементы: МДП- и биполярные транзисторы. В первом случае микросхемы изготавливаются по КМОП-технологии, во втором - по биполярной. Есть микрочипы и с биполярными, и с МДП-транзисторами, изготовляемые по более сложной BiCMOS-технологии. Все они используют кремний, который из-за малой подвижности носителей плохо годится для работы транзисторов на сверхвысоких частотах (СВЧ).Вплоть до последнего времени в СВЧ-диапазоне по большей части применялись устройства на основе арсенида галлия (GaAs), где подвижность электронов в шесть раз выше. Но такие чипы гораздо дороже кремниевых, потому что технологам значительно труднее работать с GaAs, материалом, мягко говоря, своеобразным: очень хрупким, изготовляемым в пластинах меньшего диаметра (60-100 мм против 200-300 мм для кремния) и не имеющим, как кремний, естественного изолятора (окисла). Несмотря на это, сегодня доля GaAs на мировом рынке как базового материала для микросхем составляет около трех процентов (оценка DaimlerChrysler [1]). Последние десять лет исследователи обращали внимание на использование пленок сплава SiGe, где германий находится в следовых концентрациях, для биполярных и МДП-транзисторов. Были сконструированы гетероструктурный биполярный транзистор (HBT - Heterostructure Bipolar Transistor) и модуляционно-легированный полевой транзистор (MODFET - Modulation Doped Field Effect Transistor), обеспечивающие отличное усиление, высокие рабочие частоты, малый шум. И притом совместимые с BiCMOS-процессом (хотя стоимость технологии и увеличивается на 20 процентов за счет добавочных 3-4 фотолитографий). Испытания в IBM показали, что SiGe HBT имеют лучшую воспроизводимость, чем аналогичные транзисторы на GaAs. Вдобавок новая технология позволяет разместить на одном кристалле и радиочастотные, и цифровые блоки чип-системы (SOC - system on a chip). Исследователи полагают, что у SiGe много резервов и вскоре можно будет производить микросхемы даже для диапазона 200-350 ГГц. SiGe обнаруживает электролюминесценцию около ближнего инфракрасного диапазона (1,3 мм), из этого же материала можно делать и фотодетекторы, что позволит использовать его для сопряжения оптоволоконных линий с интегральными оптическими схемами. А возможность использования SiGe в качестве настраиваемого (путем изменения концентрации германия) фотодетектора излучения средней инфракрасной области (с длиной волны 2-12 мкм) живо заинтересовала военных, медиков и астрономов. Солнечные батареи тоже выигрывают от использования SiGe. C помощью многослойных структур Si-SiGe удалось поднять их КПД выше 25 процентов [1]. В прошлом году IBM заявила о серийном выпуске нескольких кремниево-германиевых микросхем и дискретных транзисторов. По мнению специалистов компании, она обеспечивает 85 процентов мирового объема производства всех SiGe-изделий. Эксперты DaimlerChrysler так определяют крупные рынки, где ожидается победа нового материала: мобильная связь (0,9-2 ГГц), беспроводные локальные сети (2,4-5,8 ГГц), спутниковая (10-30 ГГц) и широкополосная связь (3-40 Гбит/с) по коаксиальным и оптоволоконным линиям. Менее крупные рынки: GPS (>1,5 ГГц), спутниковая навигация (>10 ГГц), военные и коммерческие радары (20-40 ГГц), автомобильные системы предотвращения столкновений (>70 ГГц), индустриальные датчики и робототехника (20-50 ГГц). Уже сейчас сотовые телефоны могут обходиться без неизбежного ранее арсенида галлия, что позволит уменьшить стоимость микроэлектронной начинки в типичном аппарате до 7-12 долларов. В этом году анонсирована первая SiGe-микросхема для мобильной связи - трехвольтовый усилитель мощности TST0912 (оптовой ценой 6,2 доллара) от Temic, применяющийся в мобильных телефонах стандарта GSM 900. Кроме IBM, микросхемы по технологии SiGe разрабатывают и собираются делать или уже производят Advanced Micro Circuits, M/A-Com (дочерняя фирма AMP), Analog Devices, Harris, Hughes Research, Lucent, Maxim, National Semiconductor, Nortel, RF Micro Devices, SiGe Microsystems, Philsar Electronics, Tektronix, Vitesse Semiconductor, Alcatel, DaimlerChrysler, Philips, STMicroelectronics, Infineon (бывшая Siemens Semiconductor), Siemens, Temic (дочерняя компания Atmel), NEC и NTT. Одно из имен, упомянутых в списке, заставит вздрогнуть любого апологета арсенида галлия. Это Vitesse Semiconductor, синоним хозяина рынка GaAs-микросхем. Этакая арсенидогаллиевая Intel, которая вдруг заинтересовалась SiGe и прикупила сразу три малые компании, успешно осваивающие новую технологию для связных чипов: Vermont Scientific Technologies (Sonet), Serrano Systems (Fibre Channel и SCSI), Xaqti (WLAN). Фирма Strategies Unlimited прогнозирует объем рынка SiGe полупроводниковых приборов в 2005 году на уровне 1,8 млрд. долларов (www.strategies-u.com/main/whatsnew.html#Silicon_Germanium). Итак, намечается более чем стократный рост по сравнению с нынешнем годом (15 млн. долларов). Это составляет, по мнению той же Strategies Unlimited, ежегодное увеличение рынка на 200 процентов! Подробнее о SiGe можно прочитать в Интернете, воспользовавшись страничкой со ссылками ctd.grc.nasa.gov/5620/SiGeLinks.html. Литература [1] "Chip. Semiconductor Industry Sourcebook. 1999", Balzers Process Systems, Liechtenstein. |
Осенью нынешнего года произошел целый ряд событий, которые вместе или даже по отдельности могут в значительной мере повлиять как на будущее беспроводных коммуникаций, так и на взгляды профессионалов, этими коммуникациями занимающихся. Ведь среди специалистов все еще очень распространено мнение, что беспроводные средства передачи данных ни в коей мере не являются альтернативой средствам проводным и должны применяться только там, где по каким-то причинам применение проводов нецелесообразно. Но обо всем по порядку.
Как пишет Сергей, Cisco вместе с Broadcom и десятком других компаний, чьи имена у всех на слуху, собирается развивать технологию VOFDM. Тем не менее, на www.cisco.com ни слова об этой технологии (кроме самого пресс-релиза) мне найти не удалось: пришлось обращаться к другим источникам -