美研究将MEMS晶体管集成至CMOS电路 可取代独立晶振

美国半导体研发联盟机构Semiconductor Research (SRC)与康耐尔大学(Cornell University)合作发表一种微机电系统(MEMS)晶体管，并可提供给SRC联盟成员采用，做为CMOS芯片上的时序(timing)解决方案。

这种MEMS-JFET元件是在硅晶振谐器(resonator)上制作一个结场效应晶体管(junction field-effect transistor，JFET)，同时提供放大与坚若磐石的机械性参考功能，以做为芯片上的信道选择滤波器(channel-select filters)与振荡器(oscillator)。“我们相信此一研发成果，将促成射频信号源与硅芯片上其他CMOS电路的直接整合；”SRC元件科学资深总监Kwok Ng表示。

研究人员是利用传统的CMOS制程将MEMS与JFET整合在绝缘层上硅 (silicon-on-insulator，SoI)基板上。在制程中，位于单晶硅振谐器下方的氧化物牺牲层会被蚀刻，使其悬浮；利用pn结面进行换能(transducer)，可让该种JEFT在某个依据悬浮MEMS振荡器面积来决定的频率之下振荡。

利用这种MEMS-JFET产出的时序电路，应可让振荡器与滤波器与CMOS芯片上的其他电路整合，不需要再额外使用目前所采用的、独立的石英/CMOS/MEMS振荡器芯片。新研发的整合制程据说也能制作出更高品质、效能比传统MEMS振谐器更高的元件，并可在GHz等级的频率下运作。SRC所制作的原型能在1.61GHz频率下运作，在室温下的品质因素(quality factor)可达到25,900。

由于该种元件不需要独立的换能材料，研究团队声称其温度稳定性也优于传统的MEMS元件；此外，因为新研发技术是采用主动式JFET做为放大器，研究人员强调其相噪(phase noise)会比目前市面上的MEMS振荡器低，使得闪烁杂讯(flicker noise)也能跟着降低。