Piepkleine chips van Altum RF voor de allerhoogste frequenties

In Eindhoven zit het super gespecialiseerde laboratorium van Altum RF (gevestigd in hub Twinning van Twice Eindhoven op de TU/e Campus). De naam staat zoals te verwachten voor ‘hoge radiofrequenties’.

Want dat is wat ze doen bij Altum RF: ze ontwikkelen piepkleine chips voor antennes die signalen kunnen opvangen en versterken, die via hoge frequenties uitgezonden worden.

Denk bijvoorbeeld aan signalen die satellieten uitzenden, of aan signalen die straks gebruikt worden om supersnel data te kunnen versturen en ontvangen via de nieuwe frequentieband van 5G tussen 26,5 en 29,5 gigahertz die vanaf 2025 beschikbaar zal zijn.

Super korte golflengtes

Het probleem dat je met zulke hoge frequenties hebt, is dat de lengte van de golven kort is, zegt Niels Kramer, directeur van Altum RF. Die van een frequentie van 30 gigahertz bijvoorbeeld is maar een centimeter. Hoe hoger de frequentie, hoe korter de golf. Nu zou je denken: wat maakt dat uit? Een van de problemen die dat oplevert, is dat de elektrische signalen die via die hele hoge frequenties overgebracht worden makkelijk gedempt worden, en dat de afstand tussen de antenne en de versterker-chip die daaraan gekoppeld is, niet te groot mag zijn.

Gallium

Het gebruikelijke materiaal voor chips, silicium, is daarom niet geschikt. Dat dempt elektrische signalen die via de hoge frequenties overgebracht moeten worden teveel. Daarom gebruikt Altum RF galliumnitride, een halfgeleidermateriaal van gallium (een metaal dat onder andere uit steenkool gewonnen kan worden) en stikstof. Gallium kan voor het maken van dit soort chips ook aan arseen gebonden worden. Dan heet het galliumarsenide.

Een voordelige eigenschap van dit materiaal is dat elektronen er makkelijker in bewegen dan in silicium en dat het nog beter geleidt. Dat versterkt de elektromagnetische golf waardoor het signaal en de energie ervan niet verloren gaan. De elektrische doorslagspanning is bovendien een stuk hoger dan van silicium. „Met silicium zou het signaal niet zoveel versterkt kunnen worden als met gallium”, aldus Kramer. Veel keuze was er dus niet.

Lees hier het complete artikel.