IMEC ha desarrollado una plataforma de chip que opera hasta 325 GHz y podría hacer que el hardware 6G sea lo suficientemente barato como para implementarlo.

IMEC, el instituto belga de investigación de semiconductores que colabora con más de 600 actores de la industria de chips, ha ampliado su plataforma interposer de silicio RF de 300 mm con tres nuevas capacidades de fabricación que acercan la producción de chips 6G a la viabilidad comercial. La plataforma logra una pérdida de señal récord en frecuencias de hasta 325 GHz, cubriendo las bandas de ondas milimétricas y subterahercios que requerirán las redes 6G. El trabajo fue presentado en el Simposio Internacional de Microondas IEEE en Boston este mes.

La cuestión clave que está abordando el IMEC es la de los materiales y la economía. Las radios 6G deben funcionar a frecuencias mucho más altas que las que puede manejar el silicio convencional, lo que requiere semiconductores compuestos como fosfuro de indio, arseniuro de galio y silicio de germanio. Estos materiales ofrecen un rendimiento de RF superior, pero se fabrican en obleas pequeñas y costosas que no escalan como las líneas de producción de silicio estándar de 300 mm.

El método de IMEC utiliza un intercalador de silicio como sustrato portador, lo que permite a los ingenieros integrar pequeños chips fabricados a partir de semiconductores compuestos en una oblea de silicio estándar de 300 mm. El intercalador maneja la interconexión digital y los componentes pasivos, mientras que los chiplets III-V manejan el procesamiento de la señal de RF. El resultado es una plataforma donde se pueden combinar diferentes materiales sin la necesidad de escalar cada uno de forma independiente.

Tres nuevas capacidades anunciadas en junio abordan cuellos de botella de fabricación específicos. Los condensadores integrados de alta densidad, conocidos como MIMCAP, permiten descargar componentes pasivos desde costosos chiplets III-V a intercaladores de silicio económicos, lo que reduce el tamaño y el costo del chiplet. Un marco de modelado escalable para componentes pasivos brinda a los diseñadores las herramientas de simulación que necesitan para predecir el rendimiento antes de la fabricación. La unión asistida por láser permite la colocación precisa de chips III-V en soportes de silicio.

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"Con este trabajo, demostramos una plataforma integrada única que combina rendimiento, escalabilidad y capacidad de fabricación.dijo Xiao Sun, miembro jefe del personal técnico de IMEC.Nuestra próxima prioridad es seguir avanzando en la preparación tecnológica de la plataforma y permitir el soporte para la fabricación de bajo volumen, ayudando a nuestros socios a desarrollar y escalar más fácilmente sistemas de RF de próxima generación."

El momento es importante, ya que Nvidia ha hecho de las telecomunicaciones uno de sus próximos grandes objetivos de crecimiento. La compañía invirtió mil millones de dólares por una participación del 2,9 por ciento en Nokia en octubre pasado, y en el Mobile World Congress de marzo formó una alianza que incluía a Ericsson, Deutsche Telekom, T-Mobile, SK Telecom y SoftBank para construir una red 6G llamada AI-Native Platform. Nvidia está ampliando sus asociaciones de IA en todos los segmentos de hardware, desde la robótica y los centros de datos hasta la automoción, y la infraestructura de telecomunicaciones representa la próxima extensión lógica de esa estrategia.

Jensen Huang ha argumentado que cada red de acceso por radio en un mundo 6G se comportará esencialmente como una computadora con IA, desdibujando la línea entre el hardware de comunicación y los supuestos de la IA. Si esa visión se mantiene, el obstáculo pasará del software al silicio, específicamente cuán barato y confiablemente se pueden fabricar a escala los chips de RF subyacentes. La plataforma de IMEC encaja perfectamente ahí.

IMEC ocupa una posición inusual en el ecosistema de semiconductores. Es una organización sin fines de lucro con sede en Lovaina, Bélgica, que cuenta con más de 5.000 investigadores de 96 países. Su modelo de negocio consiste en desarrollar tecnología de chips precompetitiva en asociación con la industria y luego transferir los resultados para su comercialización. TSMC, que está ampliando su presencia en la fabricación de chips en Europa, se encuentra entre los socios más antiguos de IMEC con Samsung, Intel y la mayoría de las principales fundiciones del mundo.

La importancia del punto de referencia de pérdida de inserción de 325 GHz es que cubre no solo las frecuencias 6G que se espera que se utilicen principalmente, sino también el rango de subterahercios que los investigadores están explorando para enlaces de corto alcance con ancho de banda ultra alto. Lograr una baja pérdida de señal en estas frecuencias en plataformas de fabricación de silicio estándar en lugar de sustratos externos hace que el trabajo sea relevante para la economía de implementación y no solo para el rendimiento del laboratorio.

Nada de esto está listo para la producción de hardware 6G. La propia hoja de ruta de IMEC reconoce que la plataforma necesita un mayor desarrollo para alcanzar la preparación para la producción de bajo volumen, y mucho menos la producción de alto volumen que requerirán los despliegues globales de telecomunicaciones. Pero la brecha entre el progreso de la investigación y los chips comerciales suele durar de cinco a siete años en la industria de los semiconductores, y no se espera que las redes 6G comiencen a estandarizarse antes de 2028. La plataforma de IMEC se encuentra en una línea de tiempo que puede cruzarse con el momento de necesidad de la industria de las telecomunicaciones.