Industrieprojekt "Nitrides-4-6G"
Zuverlässige 6G-Satellitenkommunikation dank neuartiger Halbleiterbauelemente
Motivation
Leistungsfähige und hochzuverlässige Kommunikationsnetze bilden das Rßckgrat einer vernetzten und digitalisierten Wirtschaft und Gesellschaft. Der zukßnftige Mobilfunk der 6. Generation (6G) ist dabei die Schlßsseltechnologie fßr viele neuartige Anwendungen, die hohe Anforderungen an Leistungsfähigkeit und weltweite Verfßgbarkeit stellen. Um diese Anforderungen im Regelbetrieb zu erfßllen und eine globale Netzabdeckung zu erzielen, werden bereits heute terrestrische 5G-Systeme um satellitengestßtzte Kommunikationssysteme erweitert. In dem eingeplanten Frequenzspektrum von 33 bis 75 Gigahertz werden jedoch Sendeverstärker mit hoher Bandbreite und Ausgangsleistung benÜtigt, die auch unter Weltraumbedingungen zuverlässig funktionieren. Integrierte Schaltungen auf Basis neuartiger Halbleitermaterialien kÜnnen dies leisten. Bis zur Einfßhrung von 6G mßssen allerdings noch grundlegende technologische Herausforderungen bei der Entwicklung dieser Komponenten bewältigt werden.
Ziele und Vorgehen
Das Projekt âNitrid-basierte, dispersionsarme, effiziente Millimeterwellenbauelemente fĂźr strahlungsfeste Satellitenkommunikation â Technologie fĂźr Ăbermorgen (Nitrides-4-6G)â zielt darauf ab, auf Basis der neuen Halbleiter Galliumnitrid (GaN) und Aluminiumnitrid (AlN) leistungsfähige Bauelemente und Schaltungen fĂźr die satellitengestĂźtzte 6G-Kommunikation zu erforschen und zu entwickeln. Im Projekt werden dafĂźr GaN- und AlN-Scheiben in hoher Reinheit hergestellt und technologische Prozesse fĂźr 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 grĂśĂeren Durchmesser herzustellen und damit die Fertigungskosten signifikant zu senken. Zuletzt werden die entwickelten Schaltungen bezĂźglich Strahlungsfestigkeit und Einsatzfähigkeit in der Weltraumumgebung getestet.
Innovationen und Perspektiven
Die im Projekt entwickelten und gefertigten, defektarmen GaN- und AlN-Substrate kĂśnnen erstmals den benĂśtigten Sprung in der Leistungsdichte, Effizienz und Zuverlässigkeit von Sendeverstärkern aufzeigen, der fĂźr den Einsatz in der satellitengestĂźtzten 6G-Kommunikation nĂśtig ist. Auf Basis der Projektergebnisse kann im Erfolgsfall die Produktvielfalt der deutschen und europäischen Industrie entlang der gesamten WertschĂśpfungskette von der Materialherstellung Ăźber die Schaltungsentwicklung bis hin zur Anwendung erweitert werden. Der Aufbau einer resilienten Lieferkette stärkt zudem die nationale und europäische Souveränität in hohem MaĂe.
