マイクロ波エレクトロニクス：GaN上にhBNスイッチを共集積した再構成可能なミリ波マイクロチップ
Nature 655, 8124 doi: 10.1038/s41586-026-10761-8
モノリシックマイクロ波集積回路（MMIC）は、今後数年で通信を大きく向上させると期待される新興技術である。MMICは、5G規格およびそれ以降の性能要件を満たすために特定用途向けの半導体を用いているが、こうしたプラットフォームに高周波スイッチを集積することは、面積とコストの面で非常に要求が厳しく、性能のボトルネックにもなっている。メモリスティブ高周波スイッチは、作製が容易でデバイスレベルの電気的性能が優れているため、魅力的な代替技術である。しかし、これをMMICの回路実装へ使用した例は実現されていない。今回我々は、二次元層状六方晶窒化ホウ素（hBN）から作られたメモリスティブ高周波スイッチを、配線工程（バックエンド）で直接集積して作製した、プログラム可能なミリ波（mmWave）窒化ガリウム（GaN）MMICを実証する。我々は、最高100 GHzで動作し、挿入損失が最小で0.3 dB、アイソレーションが15 dBより良好である、広帯域スイッチをバックエンドで作製した。これらのスイッチは、長期状態保持（2週間）、175℃での安定なオン状態抵抗、18 dBmまでの測定で0.28 dB以内の線形電力処理、外挿値で平均30.52 dBmの1 dB圧縮点をもたらした。我々は、スイッチドライバーに1トランジスター・1メモリスターセルを集積して用い、3250サイクルの耐久性を達成した。これは、二次元材料系のメモリスティブ高周波スイッチにおける性能の改善である。さらに我々は、GaN MMICプラットフォーム上でメモリスターによって構成を変更できる減衰器と電力分配器、そしてプログラム可能な共振器を実装できることを実証した。
