Industrieprojekt "Nitrides-4-6G"
ZuverlÀssige 6G-Satellitenkommunikation dank neuartiger Halbleiterbauelemente
Motivation
LeistungsfĂ€hige und hochzuverlĂ€ssige Kommunikationsnetze bilden das RĂŒckgrat einer vernetzten und digitalisierten Wirtschaft und Gesellschaft. Der zukĂŒnftige Mobilfunk der 6. Generation (6G) ist dabei die SchlĂŒsseltechnologie fĂŒr viele neuartige Anwendungen, die hohe Anforderungen an LeistungsfĂ€higkeit und weltweite VerfĂŒgbarkeit stellen. Um diese Anforderungen im Regelbetrieb zu erfĂŒllen und eine globale Netzabdeckung zu erzielen, werden bereits heute terrestrische 5G-Systeme um satellitengestĂŒtzte Kommunikationssysteme erweitert. In dem eingeplanten Frequenzspektrum von 33 bis 75 Gigahertz werden jedoch SendeverstĂ€rker mit hoher Bandbreite und Ausgangsleistung benötigt, die auch unter Weltraumbedingungen zuverlĂ€ssig funktionieren. Integrierte Schaltungen auf Basis neuartiger Halbleitermaterialien können dies leisten. Bis zur EinfĂŒhrung von 6G mĂŒssen allerdings noch grundlegende technologische Herausforderungen bei der Entwicklung dieser Komponenten bewĂ€ltigt werden.
Ziele und Vorgehen
Das Projekt âNitrid-basierte, dispersionsarme, effiziente Millimeterwellenbauelemente fĂŒr strahlungsfeste Satellitenkommunikation â Technologie fĂŒr Ăbermorgen (Nitrides-4-6G)â zielt darauf ab, auf Basis der neuen Halbleiter Galliumnitrid (GaN) und Aluminiumnitrid (AlN) leistungsfĂ€hige Bauelemente und Schaltungen fĂŒr die satellitengestĂŒtzte 6G-Kommunikation zu erforschen und zu entwickeln. Im Projekt werden dafĂŒr GaN- und AlN-Scheiben in hoher Reinheit hergestellt und technologische Prozesse fĂŒr die Strukturierung von Bauelementen und Schaltungen auf den GaN-/AlN-Scheiben erarbeitet. Als Kernziel sollen Materialdefekte reduziert werden, um die Hochfrequenz-Eigenschaften der Leistungsbauelemente zu verbessern. Bestehende Produktionsprozesse werden weiterentwickelt, um die GaN-/AlN-Scheiben mit einem gröĂeren Durchmesser herzustellen und damit die Fertigungskosten signifikant zu senken. Zuletzt werden die entwickelten Schaltungen bezĂŒglich Strahlungsfestigkeit und EinsatzfĂ€higkeit in der Weltraumumgebung getestet.
Innovationen und Perspektiven
Die im Projekt entwickelten und gefertigten, defektarmen GaN- und AlN-Substrate können erstmals den benötigten Sprung in der Leistungsdichte, Effizienz und ZuverlĂ€ssigkeit von SendeverstĂ€rkern aufzeigen, der fĂŒr den Einsatz in der satellitengestĂŒtzten 6G-Kommunikation nötig ist. Auf Basis der Projektergebnisse kann im Erfolgsfall die Produktvielfalt der deutschen und europĂ€ischen Industrie entlang der gesamten Wertschöpfungskette von der Materialherstellung ĂŒber die Schaltungsentwicklung bis hin zur Anwendung erweitert werden. Der Aufbau einer resilienten Lieferkette stĂ€rkt zudem die nationale und europĂ€ische SouverĂ€nitĂ€t in hohem MaĂe.
