När konstruktören vill ägna sig åt mikrovågstillämpningar och höga frekvenser duger inte alltid vanlig CMOS på kisel längre. Herbert Zirath och forskarna i hans grupp på MC2-labbet på Chalmers i Göteborg ägnar sig, enkelt uttryckt, åt att ta reda på hur elektroniken kan bli bättre genom val av rätt substrat.

- Under min verksamma tid har den röda tråden varit att leta material som kan leda till förbättringar av existerande teknologier. Det arbetet är själva grunden, säger Herbert Zirath.

- Sen är det klart att om man får ner dimensionerna på transistorerna förbättras vissa egenskaper. Men grunden är att vissa material är bättre för vissa tillämpningar.

Komponenter för radiokommunikation är just nu de intressantaste tillämpningarna för forskningen inom höghastighetselektronik. Tillsammans med avdelningen för signaler och system på Chalmers håller Herbert Ziraths grupp på att ta fram system för kommunikation i frekvenser upp till 60 GHz.

- I och med att man går upp i frekvens kan man få tillgång till mer bandbredd och högre datahastighet. Det finns mer frekvensutrymme så att fler användare kan utnyttja samma spektrum.

än så länge klarar kommersiell utrustning i de frekvensbanden bara punkt-till-punkt-kommunikation med fast sändare och mottagare. Men Zirath är optimistisk och tror att gruppen inom några år ska ha ett system framme. Hans grupp tar fram de kretsar som kollegorna på signaler och system specificerar för sina system.

- Det är ett väldigt intressant samarbete där flera vetenskaper kan kombineras. Tillsammans med ett byggsättsprojekt som är på gång har vi alla delar som behövs för att ta fram ett billigt och fungerande system inom kanske tre år.

Provkrets med halvårs ledtid

Största problemet är enligt Herbert Zirath inte att få tekniken att fungera utan att få tiden att gå ihop i projektet. När en krets har konstruerats ska den tillverkas på ett foundry. Och det tar ofta sex månader från det att en ritning skickas in tills forskarna får tillbaka en komponent som de kan testa. När komponenterna är testade var för sig gäller det också att skapa ett fungerande system och att kapsla det.

- Vi har fungerande komponenter idag, säger Herbert Zirath.

Ericsson är ett av företagen som visat intresse för högfrekvensforskning. MC2 samarbetar också med Philips Semiconductor, bland annat för transistorer på kiselkarbid. I höstas tecknade Chalmers och Philips ett avtal om att högskolan skulle ta över företagets forskning på MOSFET-transistorer i kiselkarbid, en verksamhet som drivits av Philips forskargrupp i Briarcliff utanför New York i sex år (se Elektroniktidningen nr 18/01).

- Philips har tidigare lyckats komma runt en del av de allvarligaste problemen med MOS-struktur på kiselkarbid, säger Zirath.

På Chalmers har man tidigare tagit fram MESFET-transistorer på kiselkarbid och flera av processstegen är lika.

- Att få ta över den forskningen är för det första en bekräftelse på att det vi gjort innan har varit bra, för det andra är det en möjlighet att få bra relationer och ett fruktbart samarbete med ett intressant företag.

Projektet - ett av de största in-dustrirelaterade elektronikprojekten på Chalmers - omfattar en heltidsanställd disputerad forskare, en processtekniker och ett antal doktorander.

- Det är annars svårt att dra ihop ett så stort projekt. För att kunna göra ett "device-projekt" bör man kunna dra in tre till fyra miljoner kronor per år. Att få in den summan från nationella forskningsråd är extremt svårt idag.

Mellan 80 och 90 procent av Ziraths forskning är externt finansierad. Många projekt är finansierade bara för något år i taget. ändå har institutionen under de senaste fjorton månaderna bland annat påbörjat fem nya projekt med stöd från EU. De handlar om konstruktion av kretsar med frekvenser mellan 30 och 60 GHz, kapsling och om att ta fram en AD-omvandlare som klarar 16-bitar med en bandbredd på 60 MHz.

De flesta projekt är väl specificerade av anslagsgivarna. Väldigt lite av forskningen kan kallas helt fri.

- Det är väldigt skarpa målformuleringar, bandbredd si och så, brusfaktor si och effektutveckling så, och så vidare. Jag tycker att det är inspirerande att någon ställer krav.

Lärarundantaget är bra

När forskningen riktas mot kommersiellt gångbara idéer finns också utrymme för forskare att starta egna företag. Detta underlättas också av lärarundandtaget, det vill säga att forskarna och inte universitet eller högskola har rätt till de resultat som kommer fram.

- Det är viktigt som sporre för unga begåvade studenter som funderar på att lägga fem år av sitt liv på att doktorera.

Herbert Zirath har själv ett företag med två kollegor på institutionen, som arbetar med kiselkarbidkomponenter.