Von Satellitenkommunikation über Richtfunk für Industrie 4.0 und 5G/6G bis hin zu kryogener Elektronik für Quantencomputing und Radioastronomie: Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF präsentiert seine neuesten Fortschritte in der Hochfrequenzelektronik auf der diesjährigen EuMW in Berlin. Das Institut ist in diesem Jahr besonders stark auf Europas führender Leitmesse und Konferenz für Mikrowellentechnologie, Hochfrequenztechnik und Radar vertreten: Neben einem Stand beteiligen sich die Forschenden des Fraunhofer IAF an 18 Konferenzbeiträgen, davon elf Mal als Hauptredner.

Moise Safari Mugisho vom Fraunhofer IAF präsentiert auf der EuMW beispielsweise seine neuesten Fortschritte bei mm-Wellen Monolithic Microwave Integrated Circuit (MMICs) und Modulen. Darunter fallen bemerkenswerte Ergebnisse wie die 42% power added efficency (PAE) eines 24-GHz-Doherty-Leistungsverstärkers mit harmonischer Einspeisung der Oberwellen.  

Felix Heinz stellt in einem weiteren Vortrag ein kryogenes Kleinsignal- und Rauschmodell für 50-nm-mHEMTs vor, das die Hochfrequenzeigenschaften dieser Transistoren bei kryogenem Betrieb mit niedrigster DC-Leistungsaufnahme höchstgenau vorhersagt. Das Modell ermöglicht die Vorhersage der Transistoreigenschaften bis zu Drainstromdichten von nur 1 mA/mm und Drainspannungen von nur 0.05 V. Das skalierbare Modell deckt dabei einen weiten Bereich an Gateweiten (mindestens 10 µm – 480 µm) ab. Erstmals wird die skalierbare Modellierung der kryogenen Bauteileigenschaften von HEMTs bei Betrieb mit extrem niedriger DC-Leistung von nur 0.05 mW/mm demonstriert.

Ebenso präsentiert Philipp Neininger den breitbandigsten digitalen Stufenabschwächer (digital step attenuator DSA) für den Frequenzbereich 40 bis 220 GHz, basierend auf Fraunhofer IAFs 35-nm-mHEMT-Technologie. Ein weiteres Paper von Laurenz John beschreibt die Ergebnisse der Entwicklung eines rauscharmen Verstärkers (LNA) für den Satelliten Arctic Weather Satellit (AWS) der European Space Agency (ESA). Drei LNA-Schaltungen, die die Frequenzbänder um 54 GHz, 89 GHz sowie 165-183 GHz abdecken, wurden in einer 50-nm-InGaAs-Kanal-mHEMT-Technologie hergestellt, in Hohlleitermodule verpackt und für das AWS-Protoflugmodell qualifiziert.

Spitzenergebnisse in Leistungseffizienz zeigt Bharath Kumar Cimbilis Beitrag über den aktuellen Stand der Technik bei E-Band-GaN-Leistungsverstärkern. Die in dieser Arbeit aufgezeigten Leistungsverstärker übertreffen hinsichtlich Effizienz und Leistungsgewinn bisherige Leistungsverstärker-III/V-Technologien. Ein weiteres Design eines V-Band Leistungsverstärkers mit der Fraunhofer IAF 150-nm-GaN-Technologie demonstriert eine bisher nicht erreichte Leistungsdichte von 2.5W/mm bei einer Bandbreite von mehr als 10 GHz.

„Mit den herausragenden Ergebnissen, die wir auf dieser bedeutenden Konferenz zeigen können, bekräftigen wir unsere führende Position im Bereich der III/V-Halbleiter-MMIC-Forschung und -Entwicklung“, erklärt Dr. Matthias Ohlrogge, Bereichsleiter Geschäftsfelder am Fraunhofer IAF. „Auch die Tatsache, dass unsere Partner aus Industrie und Lehre basierend auf unserer Technologie neue Erkenntnisse und Entwicklungen auf dieser Konferenz präsentieren, zeigt unsere Leistungsfähigkeit.“ 

Eine Übersicht über die Papers des Fraunhofer IAF zum Download (PDF).

Neueste Entwicklungen am Stand

Die Ausstellung EuMW vom 19. – 21. September 2023 in Berlin bringt Industrie und Wissenschaft aus der ganzen Welt zusammen und bietet Zugang zu den neuesten Produkten, Forschungen und Initiativen im Mikrowellensektor. Das Fraunhofer IAF präsentiert sich mit TNO und dem Fraunhofer FHR an einem Gemeinschaftsstand (Halle 1, Stand 104B).

Besucher sind eingeladen, unter electronics@iaf.fraunhofer.de mit den Freiburger Forschenden im Vorfeld der Messe einen Termin für ein persönliches Gespräch am Stand zu vereinbaren.

Student Career Event

Das Fraunhofer IAF beteiligt sich zudem an einem besonderen Event für Studierende: Gemeinsam mit neun weiteren führenden Hochfrequenz-Unternehmen stellt sich das Institut im Rahmen einer exklusiven Abendveranstaltung mit einer Präsentation und beim Speed-Dating den Nachwuchswissenschaftler*innen vor. Das Student Career Event findet statt am Mittwoch, 20. September 2023, ab 20 Uhr.

Weitere Informationen

• Informationen und Anmeldung zur EuMW 2023: https://www.eumweek.com/
• Konferenzprogramm (PDF): https://www.eumweek.com/docs/2023_programme.pdf
• Eine Übersicht über die Papers des Fraunhofer IAF zum Download (PDF): https://www.iaf.fraunhofer.de/content/dam/iaf/documents/veranstaltungen/Fraunhofer%20IAF%20Presentations%20EuMW%20Berlin%202023.pdf