Широкополосный распределенный усилитель для центров обработки данных, измерительных систем и датчиков

Современные центры обработки данных, высокоточные измерительные системы и радарные датчики с высоким разрешением основаны на микросхемах с чрезвычайно широкополосными усилителями, которые сочетают низкий уровень шума с высокой выходной мощностью. Исследователи из Фраунгоферовского института прикладной физики твердого тела IAF разработали монолитную микроволновую интегральную схему (MMIC), обладающую высокими характеристиками в этих областях.

Распределенный усилитель (DA) обеспечивает усиление 11 ± 2 дБ на частотах от 4 до 420 ГГц. Он основан на транзисторах с высокой подвижностью электронов (HEMT), изготовленных из арсенида индия-галлия (InGaAs) на кремнии (InGaAs-on-Si) с длиной затвора 20 нм. Предыдущие поколения чипов были изготовлены на подложках из арсенида галлия (GaAs) с длиной затвора 35 нм.

Впервые MMIC был представлен в статье, опубликованной в прошлом году в журнале IEEE Microwave and Wireless Technology Letters.

"Разработанный нами усилитель MMIC характеризуется уникальным сочетанием соответствующих параметров: полосы пропускания, шума и выходной мощности. До частоты 202 ГГц он обеспечивает уровень шума в диапазоне от 3,2 до 7,7 дБ; в настройках, оптимизированных для работы с низким уровнем шума, этот показатель составляет от 2,8 до 6,7 дБ. Максимальная выходная мощность составляет от 6 до 8 дБм", - объясняет доктор Фабиан Том, разработчик MMIC и заместитель руководителя подразделения высокочастотной электроники Fraunhofer IAF.

Такие усилители с высокой пропускной способностью особенно актуальны для центров обработки данных последнего поколения, использующих оптическую передачу данных. Они используются в интерфейсах, которые преобразуют оптические сигналы в электрические или электрические сигналы в оптические. Оптическая передача данных обеспечивает более высокую скорость и компактность конструкции. Растущее распространение приложений искусственного интеллекта приводит к резкому росту спроса на современные центры обработки данных.

Кроме того, чипы с высокой пропускной способностью, низким уровнем шума и высокой выходной мощностью позволяют создавать более точные измерительные системы и радарные датчики с более высоким разрешением. Высокопроизводительные чипы повышают разрешение, дальность действия и чувствительность этих систем.

На выставке European Microwave Week (EuMW 2026), которая пройдет в Лондоне с 4 по 9 октября 2026 года, исследователи Fraunhofer IAF представят выставочные образцы микросхемы усилителя, а также другие инновации в области высокочастотной электроники на стенде B35. Компания FormFactor, Inc., сотрудничающий производитель измерительной техники, продемонстрирует результаты измерений чипа в реальном времени на своем стенде (D10).