Das Bild zeigt einen monolithisch integrierten QPSK Empfänger, welcher als Demonstrator für die erfolgreiche Herstellung von photonischen und elektronischen Komponenten im selben Prozess dient. Mit diesem Chip wurden Daten mit einer Übertragungsrate von 56GBit/s empfangen. Die verwendete Technologie (SG25H_EPIC) wurde im November 2016 erstmals über den MPW Service öffentlich angeboten. (Ansprechpartner Georg Winzer) The picture shows a monolithically integrated QPSK receiver, being a demonstrator to proof successful fabrication of photonic and electronic components using the same process. Using this chip data at a transmission rate of 56GBit/s was received. The used technology (SG25H_EPIC) was offered in November 2016 for the first time via MPW service for public subscription. Das IHP ist ein Institut der Leibniz-Gemeinschaft und betreibt Forschung und Entwicklung zu siliziumbasierten Systemen, Höchstfrequenz-Schaltungen und -Technologien einschließlich neuer Materialien. Es erarbeitet innovative Lösungen für Anwendungsbereiche wie die drahtlose und Breitbandkommunikation, Luft- und Raumfahrt, Biotechnologie und Medizin, Automobilindustrie, Sicherheitstechnik und Industrieautomatisierung. Das IHP beschäftigt ca. 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Es verfügt über eine Pilotlinie für technologische Entwicklungen und die Präpa-ration von Hochgeschwindigkeits-Schaltkreisen mit 0,13/0,25 µm-BiCMOS-Technologien, die sich in einem 1000 m² großen Reinraum der Klasse 1 befindet.

Unser institutsübergreifendes Technologieangebot im Bereich »Microwave & Terahertz«

Microwave & Terahertz

Die Technologieplattform Microwave & Terahertz bietet Fertigsysteme ebenso wie kundenspezifische Lösungen bis in den THz-Bereich.

Dabei bieten wir unser Know-how entlang der gesamten mikroelektronischen Wertschöpfungskette an – von der Entwicklung über die Herstellung, Verpackung, Charakterisierung und Prüfung kostengünstiger, leistungsstarker und zuverlässiger Geräte, integrierter Schaltkreise sowie Anwendungssyteme.

Bei der Entwicklung konzentrieren wir uns auf zukunftsweisende Anwendungen, insbesondere aus den Bereichen Kommunikation und Sensorik (u.a. 5G-mm-Wellen- oder Radarerfassung für autonome / selbstfahrende Fahrzeuge).

  • Fundiertes Wissen und langjährige Erfahrung in Packaging und Heterointegration für Hochfrequenz-Anwendungen
  • hochmoderne Geräte und Schaltkreise für Anwendungen bis in den THz-Bereich
  • Design für Systeme, z.B. für die Kommunikation oder hoch- und ultrahoch-Frequenzen
  • Die FMD bietet Si- und Verbindungshalbleiter-basierte Reinräume, die die Verarbeitung von Si, SiGe, InP, GaN/SiC, InGaAs/GaAs zur Herstellung von Geräten wie HBTs, HEMTs, passive Strukturen oder mm-Wave Integrated Circuits (MMICs)
  • F & E zur Integration von III-V-Materialien in Si-basierte Technologien
  • Integration von InP-basierter HBT BICMOS-Technologie in einen Einzel-Chip
  • Test und Charakterisierung von designten, mit SiGe:C -hergestellten und -zusammengesetzten Systemen (auch in rauen Umgebungen)

 

Europractice IC Service: Multi Project Wafer (MPW) und Prototyping 

 

Im Rahmen des EUROPRACTICE IC Services bietet das Leibniz IHP als Teil der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland einen Fertigungsservice für Multi Project Wafer (MPW) und Prototyping an. Weitere Informationen finden Sie hier.

Flyer Microwave & Terahertz

Download Flyer

 

Verbundprojekt »T-KOS«

Terahertz-Technologien für zukunftsweisende Innovationen in Kommunikation und Sensorik

 

MIRANDA-94: Hochauflösende Echtzeit-SAR-Bildgebung

 

5G Infrastruktur für die kabellose Kommunikation der Zukunft

Compact Microwave Plasma Source

a versatile tool for various applications

GaN Microwave & Power Switching Devices

InP HBT Technology for Terahertz Applications

RF, Microwaves & Milimeter Waves

W-Band Radarmodule

Richtfunk

Sub-millimeter-ICs

Terahertz-Frequenzen

Microwave & Terahertz

Die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland zeigt mit ihren 13 Mitgliedsinstituten der Fraunhofer-Gesellschaft und Leibniz-Gemeinschaft Forschungsleistungen von internationaler Exzellenz. Damit trägt die FMD dazu bei, dass Deutschland und Europa einen Spitzenplatz in der Forschung und Entwicklung einnehmen. Einige ausgewählte Forschungshighlights und Leuchtturmprojekte im Bereich Microwave & Terahertz finden Sie nachfolgend.

Die Liste aller Publikationen für die Technologieplattform Microwave & Terahertz zum Download:

Weltweit erstes, skalierbares, 5G mm-Wellenmodul in PCB-Technologie mit direkt eingebetteten Dies

© Fraunhofer IZM
Bild 1: Röntgenaufnahme des hergestellten Moduls, Bild 2: Modul mit Patch- Antennen (Oberseite), Bild 3: Testdemonstrator des Moduls mit Systemboard
  • Extrem kurze, hochfrequente (39 GHz) mm-Wellen Signalpfade vom Chip zur integrierten Antenne durch Einbettung der Chips
  • Anwendbar für unterschiedlichste 5G Use-Cases durch einfache Skalierbarkeit mehrerer Module und der damit verbunden Fokussierung der Strahlung

Kooperationen:

EU-gefördertes Projekt SERENA (H2020)

Veröffentlichungen:

I. Ndip et al., "A Novel Packaging and System-Integration Platform with Integrated Antennas for Scalable, Low-Cost and High-Performance 5G mmWave Systems," 2020 IEEE 70th Electronic Components and Technology Conference (ECTC), 2020, pp. 101-107, doi: 10.1109/ECTC32862.2020.00029.

S. Kosmider et al. (2020): PCB Embedding Technology for 5G mmWave Applications, 16th Annual Device Packaging Conference (DPC 2020), Fountain Hills, Arizona, USA, 3-5 March 2020 

Multi-Purpose 240 GHz Radar Transceivers

© Leibniz IHP
Example for IHP 240GHz chips for point-to-point wireless link above 200 GHz with high speed modulation capabilities and large scanning bandwidth
  • Sub-THz 240GHz MIMO transceivers with more than 40 GHz bandwidth
  • Complex modulation in transceivers supports multiple radar techniques
  • Power combined power amplifier reaching 10dBm output power at 240 GHz
  • Fully integrated multiplier by-8 LO chain with 30dB spur rejection
  • On-chip LBE antenna with more than 6dBi gain

Kooperationen:

BMBF-gefördertes Projekt T-KOS

EU-gefördertes Projekt WORTECS

BMBF-gefördertes Projekt EMPHASE


Veröffentlichungen:

M. H. Eissa, N. Maletic, E. Grass, R. Kraemer, D. Kissinger and A. Malignaggi, "100 Gbps 0.8-m Wireless Link based on Fully Integrated 240 GHz IQ Transmitter and Receiver," in IEEE/MTT-S International Microwave Symposium (IMS), Los Angeles, CA, USA, 2020, pp. 627-630.

H. J. Ng, R. Hasan, and D. Kissinger, “A scalable four-channel frequency-division multiplexing MIMO radar utilizing single-sideband delta–sigma modulation,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 67, no. 11, pp. 4578–4590, Nov. 2019.

R. Hasan, W. A. Ahmed, J. Lu, H. J. Ng and D. Kissinger, "$F$ -Band Differential Microstrip Patch Antenna Array and Waveguide to Differential Microstrip Line Transition for FMCW Radar Sensor," in IEEE Sensors Journal, vol. 19, no. 15, pp. 6486-6496, 1 Aug.1, 2019, doi: 10.1109/JSEN.2019.2909935.

W. A. Ahmad et al., "Multimode W-Band and D-Band MIMO Scalable Radar Platform," in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 69, no. 1, pp. 1036-1047, Jan. 2021, doi: 10.1109/TMTT.2020.3038532

Drahtlose Echtzeit-Datenübertragung mit THz-Trägerfrequenzen

© Fraunhofer IAF
Prototyp eines drahtlosen THz-Übertragungssystems für Datenraten >100 Gbit/s über eine Distanz von bis zu einem Kilometer.
  • Echtzeit-Betrieb einer Terahertz-Datenübertragung mit einer Trägerfrequenz von 300 GHz und Datenraten > 100 Gbit/s
  • Einsatz einer innovativen InGaAs mHEMT Technologie mit Grenzfrequenzen > 1 THz
  • Erfolgreiche Entwicklung von ultra-breitbandigen THz Front-Ends

Kooperationen:

BMBF-gefördertes Projekt T-KOS

BMBF-gefördertes Projekt AI-NET Protect

EU-gefördertes Projekt ThoR

EU-gefördertes Projekt Terranova


Veröffentlichungen:

DOI: 10.1109/MCOM.001.2000306

Print ISBN: 978-3-8007-5423-6

DOI: 10.1109/TTHZ.2020.2965808


Weiterführende Informationen:


www.iaf.fraunhofer.de/de/medien/pressemitteilungen/drahtlose-echtzeit-videouebertragung-mit-terahertz.html

www.rohde-schwarz.com/de/unternehmen/news-und-presse/all-news/rohde-schwarz-forscht-gemeinsam-mit-den-fraunhofer-instituten-hhi-und-iaf-an-6g-im-thz-frequenzbereich-pressemitteilungen-detailseite_229356-714688.html?rusprivacypolicy=0

III-V-MOSHEMT – Neuartige Transistor-Technologie mit Rekord-Betriebsfrequenzen

Verstärkerschaltung mit MOSHEMT-Transistoren bei 243 GHz.
© Fraunhofer IAF
Verstärkerschaltung mit MOSHEMT-Transistoren bei 243 GHz.

Kombination der Vorteile von III/V-Halbleitern und Si-MOSFETs in einem neuartigen Bauelement (Metalloxidhalbleiter-HEMT – MOSHEMT)

  • Die maximale Oszillationsfrequenz von 640 GHz übertrifft den weltweiten Stand der Technik für jegliche MOSFET-Technologie, einschließlich des Silizium-MOSFETs
  • Reduzierung des Gate-Leckstroms um mehr als den Faktor 1000
  • Weltweit erster Verstärker-IC auf Basis von InGaAs-MOSHEMTs für den Frequenzbereich zwischen 200 und 300 GHz

Kooperationen:

EU-Projekt INSIGHT (H2020)
EU-Projekt SEQUENCE (H2020)


Veröffentlichungen:

Tessmann et al. (2019): 20-nm In0.8Ga0.2As MOSHEMT MMIC Technology on Silicon; IEEE Journal of Solid-State Circuits (Volume: 54, Issue: 9 , Sept. 2019), DOI: 10.1109/JSSC.2019.2915161

Leuther, A. et al. (2019): THz frequency HEMTs: Future trends and applications, Compound Semiconductor Week, CSW 2019. Proceedingss, Japan, DOI: 10.1109/ICIPRM.2019.8819000

Tessman, A. et al. (2018): High gain 220 - 275 GHz amplifier MMICs based on metamorphic 20 nm InGaAs MOSFET technology, IEEE BiCMOS and Compound Semiconductor Integrated Circuits and Technology Symposium, BCICTS 2018, USA, DOI: 10.1109/BCICTS.2018.8550836

Weiterführende Informationen:

MOSHEMT – neuartige Transistor-Technologie erreicht Rekordfrequenzen

Digitale Leistungsverstärker

Hoch effizient und kompakt: neuartiger GaN-basierter digitaler Leistungsverstärker MMIC (3-stufig). Das neuartige Konzept liefert höchste PAE (40 %) über 10 dB Power Back-Off Bereich bei 900 MHz. Höchste Linearität erreicht: mit Hilfe von Gegentakttreibern liefert digitaler Verstärker nach DPD mehr als 50 dB A.
© Leibniz FBH
Hoch effizient und kompakt: neuartiger GaN-basierter digitaler Leistungsverstärker MMIC (3-stufig). Das neuartige Konzept liefert höchste PAE (40 %) über 10 dB Power Back-Off Bereich bei 900 MHz. Höchste Linearität erreicht: mit Hilfe von Gegentakttreibern liefert digitaler Verstärker nach DPD mehr als 50 dB A.
  • Weltweit erste komplett digitale Transmitterkette realisiert
  • Realisierung einer GaN-basierten rein digitalen Senderkette im Mikrowellenbereich
  • Neuartiges (patentiertes) Modulatorkonzept, digitaler PA (patentiert), Filter, Schalter (Patente: US 2019 / 0131999 A1 & DE 102016106790A1)

Kooperationen:

DFG-geförderte Projekte (WE 6288/3-1, WE 6288/1-1)


Veröffentlichungen:

Hühn, F. et al. (2017): A New Modulator for Digital RF Power Amplifiers Utilizing a Wave-Table Approach, International Journal of Microwave and Wireless Technologies, Volume 9, Issue 6, pp. 1251 – 1260, July 2017. DOI: 10.1109/EuMC.2016.7824474

Hühn, F. et al. (2019): Highly Compact GaN-based All-Digital Transmitter Chain Including SPDT T/Rx Switch for Massive MIMO Applications, International Journal of Microwave and Wireless Technologies, Vol. 11, Special Issue 7, pp. 609 - 617, April 2019.
DOI: 10.1017/S175907871900045X

Hühn, F. et al. (2019): A Reconfigurable Modulator for Digital Outphasing Transmitters, IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest 2019, pp. 1480 – 1483, USA 2019. DOI: 10.1109/MWSYM.2019.8700817

Hoffmann, T. et al. (2019): GaN Digital Outphasing PA, Proceedings of the 49th European Microwave Conference (EuMC) 2019, pp. 551 - 554, France. DOI: 10.23919/EuMC.2019.8910788


Weiterführende Informationen:
Digital PA Lab

SiGe Single-Chip Radare

Der Radar-Chip im offenen QFN-Package, welches auf einer FR4-Platine befestigt ist.
© Fraunhofer FHR
Der Radar-Chip im offenen QFN-Package, welches auf einer FR4-Platine befestigt ist.
  • Entwicklung breitbandiger analoger Schaltungen bis 300 GHz für Hochauflösende Bildgebung mittels SAR- und ISAR-Verfahren --> Weltweit erste SAR-Bilder bei 300 GHz
  • Integrierte FMCW-Radarchips bis 240 GHz
  • Entwicklung mehrkanaliger Sende-/Empfangschips für MIMO-Anwendungen

Kooperationen:

EU-Projekt RadiFLAT
Sonderforschungsbereich Marie


Veröffentlichungen:

Thomas, S. et al. (2019): A SiGe-Based 240-GHz FMCW Radar System for High-Resolution Measurements, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 67, no. 11, pp. 4599-4609, Nov. 2019. DOI: 10.1109/TMTT.2019.2916851

Thomas, S. et al. (2016): A Compact, Energy-Efficient 240 GHz FMCW Radar Sensor with High Modulation Bandwidth, Proc. German Microwave Conference (GeMiC) 2016, Germany. DOI: 10.1109/GEMIC.2016.7461639

Thomas, S. et al. (2017): Ultra-Wideband Signal Generation at 300 GHz in a SiGe BiCMOS Technology, Proc. 12th European Microwave Integrated Circuits Conference (EuMIC), Germany, 2017. DOI: 10.23919/EuMIC.2017.8230679

Weiterführende Informationen:

Hochauflösendes 240-GHZ-Radar mit SiGe-Chip

 

»Wir unterstützen den 5G-Netzausbau im Millimeterwellenbereich.«

Technologiepark-Manager Dr. Stephan Guttowski spricht im Interview über die Herausforderungen und Chancen im Bereich Microwave & Terahertz.