「トラップリッチ層」による高調波抑制（ハーモニクス）

SoitecのRF-SOI基板、特にRFeSI（RF enhanced Signal Integrity）における**「トラップリッチ層（Trap-Rich Layer）」**は、高調波（ハーモニクス）を物理的にねじ伏せるための革新的なアプローチです。

なぜ「層」を追加するだけで高調波が抑えられるのか、そのメカニズムと効果を解説します。

1. 高調波（ハーモニクス）が発生する原因

通常のシリコン基板（Bulk-Si）や、トラップリッチ層のない初期のSOI基板では、絶縁層（BOX）の直下に**「寄生表面伝導層（PSC: Parasitic Surface Conduction）」**という、電気が流れやすい薄い層が形成されてしまいます。

非線形な挙動: このPSC層が、RF信号の電圧変化に応じて電荷を蓄えたり放出したりする「非線形なコンデンサ」のように振る舞います。
歪みの発生: パワーアンプから強い信号が流れると、このPSC層が信号を歪ませ、本来の周波数（例：6GHz）の整数倍の周波数である**高調波（12GHz, 18GHz...）**を発生させてしまいます。

2. トラップリッチ層による抑制メカニズム

Soitecの技術では、BOX層のすぐ下に、シリコンの結晶構造を意図的に崩した「多結晶シリコン層」を配置します。これがトラップリッチ層です。

電荷の捕獲（トラップ）: この層には膨大な数の「欠陥（トラップサイト）」が存在します。PSC層を形成しようとする自由電子や正孔を、これらのトラップが強力に捕まえ、動けなくします。
基板の高抵抗化を維持: 電荷が動けなくなることで、基板は高周波信号に対して「常に高い抵抗値」を維持できるようになります。
非線形性の解消: 電荷の動きが止まる（リニアになる）ことで、基板由来の歪みが消え、結果として高調波の発生が劇的に抑えられます。

3. 具体的な抑制効果とWi-Fi 7への恩恵

トラップリッチ層を採用した基板（RFeSI）では、以下のような具体的な数値的・性能的メリットが得られます。

2次・3次高調波の劇的な低減:

従来の基板と比較して、高調波（Harmonics）のレベルを 20dB〜30dB以上改善できます。これにより、Wi-Fi信号が他の通信（Bluetoothや5G/4G）に干渉するリスクを排除します。
IMD3（3次相互変調歪み）の改善:

4096-QAMのような多値変調では、隣接する信号同士が干渉して歪むIMD3の抑制が不可欠です。トラップリッチ層は基板を「静か」に保つため、EVM性能を極限まで引き出すことが可能です。
受信感度の向上:

送信時の高調波が受信回路（LNA）側に回り込む「自己干渉（Self-Interference）」を防げるため、微弱なWi-Fi 7信号もしっかりと拾えるようになります。

まとめ：高調波抑制がもたらすもの

特性	トラップリッチ層なし	トラップリッチ層あり (RFeSI)
基板の状態	電荷が動き回り、歪みを生む	電荷が固定され、常に安定
高調波（2f/3f）	大きい（フィルタによる除去が必要）	極めて小さい（フィルタを簡略化可能）
QAM変調への影響	信号が滲み、エラーレートが上がる	4096-QAMを正確に維持可能
部品コスト	高価な外付けフィルタが必要	FEM内部で完結、トータルコスト低減

この技術により、スマートフォンのような極めて狭い基板内に、多数のアンテナと通信回路を詰め込んでも、お互いの電波が干渉せずにWi-Fi 7のフルスピードを出せるようになっています。

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Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be)とは

Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be) は、Wi-Fi 6/6Eの後継となる次世代のWi-Fi規格で、「Extremely High Throughput (EHT)」という名称が示す通り、超高速・低遅延の通信を実現することを目的としています。その主な特徴は以下の通りです。 1. 超高速通信 320MHzのチャネル帯域幅: Wi-Fi 6/6Eの最大160MH[…]

https://tm-co.co.jp/glossary/wi-fi-7-ieee-802-11beとは/

Wideband IQ Emulation and Analysis for RF Design and Debug

July 11, 2025 microwavejournal

wifi7 wifi6 IEEE 802.11be be11

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	SSG6M80Aシリーズマルチチャネル・コヒーレント・マイクロ波信号発生器主な特長・最大周波数 13.6 GHz/20 GHz ・出力周波数分解能最大0.001 Hz ・位相ノイズ < -136 dBc/Hz @ 1 GHz、オフセット 10 kHz（測定値）・コヒーレントモード、搬送周波数 = 10 GHz、周囲温度変動 ±2℃、観測時間 5時間、位相変動 < 1.5° ・チャンネル間の周波数、振幅、位相を個別に調整可能。単一デバイスチャンネル同期および複数デバイスチャンネル位相同期をサポート。位相メモリ機能搭載・アナログ変調、パルス変調（オプション）・Coming soon

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	SNA6000A Series Vector Network Analyzer Key Features ・Frequency Range: 100 kHz ~ 50 GHz ・Dynamic Range: 135 dB ・IF Bandwidth Range: 1 Hz ~ 10 MHz ・Output Power Setting Range: -60 dBm ~ +20 dBm ・Supports 4-port (2-source) S-parameter measurements, differential (balanced) measurements, time-domain analysis, scalar mixer measurements, etc. ・Optional accessories include electronic calibration kits, switch matrix, and mechanical switches. ・Coming soon

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