Topic description
Face à l'explosion de la demande en contenu numérique, les systèmes 6G sont confrontés à des défis majeurs, notamment le développement d'amplificateurs de puissance pour les fréquences sub-THz. Ces fréquences promettent des débits de données ultra-rapides, mais repoussent les limites des technologies silicium actuelles. Dans les datacenters IA, la communication optique entre les GPU est indispensable pour réduire la consommation énergétique totale, par rapport au câblage filaire classique. Des dispositifs à très haute vitesse sont alors nécessaires pour les circuits de commande électriques des photodétecteurs et des lasers. Les transistors bipolaires à hétérojonction (HBT) à base d'InP sur de grands substrats de silicium offrent une solution prometteuse, alliant performances à haute vitesse et pertes système minimales. Cette technologie présente toutefois le défi d'intégrer les couches III-V aux procédés compatibles CMOS, tout en ouvrant la voie à de nouvelles architectures de dispositifs prometteuses, permettant à la fois la réduction des éléments parasites et la gestion de l'auto-échauffement.
Ce programme doctoral vise à orienter les développements du Leti sur les HBT III-V sur silicium afin d'optimiser l'architecture du dispositif et d'améliorer ses performances RF. Dans ce programme, l'étudiant aura la charge de :
- Réaliser la caractérisation électrique de différentes géométries de dispositifs et de diverses architectures technologiques par des mesures DC et RF telles que les caractéristiques courant-tension (I-V), l'analyse thermique, les paramètres S et éventuellement Load-Pull.
- Simuler les principaux effets parasites et de nouvelles architectures de dispositifs afin d'en comprendre les limitations.
- Collaborer étroitement avec les ingénieurs procédés pour relier les résultats électriques aux choix de fabrication et optimiser les dispositifs.
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As digital content demand surges, 6G systems face major challenges, particularly in developing power amplifiers for Sub-THz frequencies. These frequencies promise ultra-high data rates but push the limits of current silicon technology. In AI datacenters, optical communication between GPUs is a must to reduce the total energy usage, compared to classical wiring. The highest speed devices are then needed in photodetectors & lasers’ electrical drivers. InP-based Heterojunction Bipolar Transistors (HBTs) on large silicon substrates offer a promising solution, combining high-speed performance with minimal system losses. This technology comes with the challenges of integrating III-V layers with CMOS-compatible processes while allowing promising new device architectures, for both electrical parasitics reduction and self-heating management.
This PhD program aims to guide Leti’s III-V HBT on Si developments to optimize the device architecture and increase the RF performance.
In this program the student will:
Perform electrical characterization of various device geometries and technological splits through DC and RF measurements such as IV, thermal analysis, S-parameters and possibly Load-Pull.
Simulate key parasitics and new device architectures to understand device limitations
Collaborate closely with process engineers to link electrical results with fabrication choices and guide device optimization
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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Composants Silicium (LETI)
Service : Service des Composants pour le Calcul et la Connectivité
Laboratoire : Laboratoire des Transistors Avancés
Date de début souhaitée : 01-10-
Funding category
Public/private mixed funding
Funding further details
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