- L’Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI), institut de recherche sud-coréen, a mis en place une plateforme de caractérisation de circuits intégrés micro-ondes à base de GaN MMIC (Gallium Nitride Monolithic Microwave Integrated Circuit) en s’appuyant sur l’analyseur de réseau vectoriel (VNA) de la gamme VectorStar ME7838G d’Anritsu.
- La plateforme est destinée aux mesures sous pointes de dispositifs fonctionnant dans les domaines millimétrique et sub-THz, avec une couverture pouvant atteindre 220 GHz en un seul balayage.
Le développement de composants GaN pour les applications à haute fréquence nécessite de caractériser leur comportement sur une large bande de fréquences. L’ETRI indique notamment réaliser des mesures qui couvrent non seulement la bande de fonctionnement du composant, mais également ses fréquences harmoniques, afin de comparer les caractéristiques mesurées aux résultats issus de la conception.
Des mesures directement sur le wafer
Pour caractériser les circuits intégrés micro-ondes à base de GaN MMIC (Gallium Nitride Monolithic Microwave Integrated Circuit) avant leur conditionnement, l’ETRI utilise des mesures on-wafer, réalisées directement sur la tranche de silicium ou sur le substrat portant les circuits. Cette méthode permet de mesurer le dispositif avant son intégration dans un boîtier et d’éviter que les effets liés au packaging et au montage ne soient intégrés aux résultats de mesure.
À ces fréquences, la mesure sous pointes introduit toutefois des sources d’incertitude supplémentaires. Le contact entre les pointes et les plots du dispositif sous test doit notamment être maîtrisé, tandis que les caractéristiques du système de mesure peuvent influencer les résultats. Ces effets peuvent conduire à des variations entre différentes mesures et compliquer la comparaison entre les données expérimentales et les simulations ou résultats de conception.
L’objectif de la plateforme mise en place par l’ETRI est donc de réaliser les caractérisations sur une large plage de fréquences en conservant autant que possible des conditions de mesure communes.
Une couverture jusqu’à 220 GHz avec un même système
L’analyseur de réseau vectoriel de la gamme VectorStar ME7838G permet d’effectuer des mesures en un seul balayage jusqu’à 220 GHz. L’ETRI peut ainsi caractériser les dispositifs depuis les fréquences millimétriques jusqu’au domaine sub-THz sans changer de système de mesure entre les différentes bandes.
Cette architecture évite notamment de devoir transférer un même dispositif entre plusieurs configurations instrumentales lorsque sa caractérisation doit couvrir plusieurs domaines fréquentiels. Les données obtenues peuvent ainsi être comparées dans des conditions de mesure communes.
Pour les circuits intégrés MMIC GaN, cette couverture permet d’étudier simultanément la bande de fonctionnement et les composantes harmoniques du signal. Les paramètres mesurés peuvent ensuite être confrontés aux données issues de la conception afin de vérifier les modèles et le comportement attendu des dispositifs.
