17、InP HBT IC技术：迈向100 GHz逻辑的进展

InP HBT IC技术：迈向100 GHz逻辑的进展

1. 时钟速率增长趋势与挑战

目前，时钟速率正以一定的速度增长，预计明年内最大时钟速率将超过100 GHz。在此之后，提高电路良率以实现更高程度的集成将成为下一步的关键。要实现这种高时钟速率下可制造的技术，需要解决几个关键问题。

首先，底层器件技术必须具备足够的截止频率。通常，截止频率（包括f和fmax）大约为时钟速率的两倍，并结合精心的设计，才能够满足要求。例如，InP HEMT已展示出超过300 GHz的器件截止频率，InP HBT也存在250 GHz以上的器件。这表明对于中大型集成电路而言，截止频率至少领先电路时钟速率3 - 5年。

实现高时钟速率同样重要的因素还包括设计的紧凑性、低介电常数的电介质以及信号线屏蔽。采用多层互连（至少3层）和易于平面化的电介质（如聚酰亚胺或BCB），能够更好地满足这些要求。此外，随着器件尺寸缩小和时钟速度提高，必须保持器件的性能和匹配性。匹配良好的器件可以提供更大的噪声容限，并允许差分逻辑门以小信号摆幅工作。

2. 半导体材料特性与生长

InP与GaAs有许多相似之处，但InP的发展具有独特优势，因为它所处的环境中，资本设备、制造和设计技术以及市场都已存在。对于GaAs中三端器件的发展，高质量材料的同步发展速度是关键因素。

早期，1967年制造出首个GaAs MESFET，但直到20世纪80年代中期才实现商业应用，主要受限因素是高质量衬底的缺乏。1972年引入的GaAs HBT，直到80年代后期才实现商业化，尽管它对起始衬底材料的敏感度较低，但分子束外延（MBE）和金属有机化学气相沉积（MOCVD）等外延生长技术的发展成为了