在前幾期的微信文章中，我們談到了歐盟項目DOTSEVEN，一個基于SiGe HBT工藝開發(fā)，技術以及應用的工程項目，歷時4年多，其實在這個項目之前已經完滿結題的DOTFIVE項目，以及圍繞著SiGe HBT 項目一點都不少，比如CT209-RF2THZ, TRANTO, UlTIMATE, DIFFERENT等, 而且項目的花費有些在上億人民幣的規(guī)模。歐盟大力發(fā)展基于SiGe HBT技術和應用十多年了，有其根本原因，在這篇文章中，簡單談談自己的看法。

SiGe HBT vs III-V &CMOS:

基于SiGe HBT 技術的應用，比較多的在高速高頻的領域。在這里，不得不提及傳統(tǒng)上使用的III-V材料的器件，比如最新的技術InP HBT fT , fmax分別達到0.5， 1.1Thz (emitter 寬度130nm, 200nm), 相比DOTSEVEN項目中取得的器件性能， 是有優(yōu)勢的。同時，不斷崛起的先進節(jié)點，比如28nm,14nm, 7nm等CMOS傳統(tǒng)工藝在器件性能上的突飛猛進。

對于III-V族，主要問題在于集成這塊，不能和當前的CMOS工藝兼容，節(jié)點的縮進由于Surface recombination 的原因非常不給力，同時工藝不穩(wěn)，模型不準導致良率偏低，使費用大步提升。那么對于CMOS，在高頻和高速應用碰到什么問題呢。 圖1顯示，通過先進的節(jié)點，CMOS器件可以達到非常高的性能。

然而，在實際的電路中，晶體管連接到其他晶體管，和器件連接一起的時候，或多或少附帶電容，電感和電阻負載。在圖2b中顯示，CMOS在實際電路中的性能比SiGeC HBT器件下降的幅度大很多。 HBT沒有表現(xiàn)出這種嚴重惡化的原因是它們具有較高的跨導gm和相應的驅動能力。換句話說，具有相同的gm和輸入電容比的器件具有同樣的fT，但擁有更高gm的器件將從根本上得到更高性能的電路。因為，器件電容將只會或多或少占總電容的一小部分而已。另外CMOS在高頻電路中的 1/f noise隨著節(jié)點的縮小，變得越來越嚴重，成為一個比較難以逾越的門檻。

我們用上述理念同時比較了市場上非常熱門的方向，比如CNFET，Nanowire, FinFET等, SiGe HBT相對來說是gm是最優(yōu)秀的。按照最新的TCAD仿真預測，SiGe HBT roadmap 目前的極限在ft 1THz, fmax 2 THz. 因此，在很長一段時間內能滿足高頻高速的應用需求。

2. SiGe HBT 的應用領域

太赫茲或亞毫米頻率范圍，大致定義為從300 GHz延伸到3太赫茲。從歐盟項目的開發(fā)來看，主要面對三個方向，高速傳輸，雷達，影像和傳感領域等。

在高速傳輸應用這塊，相比CMOS工藝的電路，SiGe HBT的實際結果還是非常鼓舞人的，在下圖中紅色框中，都是基于SiGe HBT工藝實現(xiàn)的應用，沒有打框的基于CMOS工藝。

在雷達應用這塊， 除了早已上市的77-78，79-81GHz雷達，主用于ADAS。同時94GHz雷達應用也已成熟，用于惡劣天氣，機場地面監(jiān)測等。 同時最新開發(fā)的應用，實現(xiàn)的頻率已經達到240GHz, 60GHz帶寬，2.57毫米的分辨率。

在映像和傳感這塊， 目前已經在醫(yī)療的THz -CT 應用方向獲得突破，工作在490GHz, 60dB ， 具有3D 映像功能。在雷達材料探傷這塊，也已經有實際的設備和產品上市。

總的來說，基于SiGe HBT的應用從歐盟項目十幾年的發(fā)展和規(guī)劃來看，非常值得國內借鑒，也能解決當前國內某些半導體技術方面的壁壘。SiGe HBT的工藝，對CMOS要求并不高，主要取決于HBT器件，相對于其他工藝，國內距離并不是很遠，也是可能容易趕上的，希望此篇文章對將來國內SiGe HBT產業(yè)發(fā)展有參考作用。