Tiểu luận Thiết kế mạch tích hợp: Các khối thu phát dùng CMOS và Biccmos Sige cho rada ôtô và các ứng dụng hình ảnh trong giải tần 80 -160GHz

Tiểu luận Thiết kế mạch tích hợp: Các khối thu phát dùng CMOS và Biccmos Sige cho rada ôtô và các ứng dụng hình ảnh trong giải tần 80 -160GHz nhằm so sánh định dạng SiGe HBT vs. 65nm n-MOSFET, cuộn cảm, biến áp và ăng ten.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tiểu luận Thiết kế mạch tích hợp: Các khối thu phát dùng CMOS và Biccmos Sige cho rada ôtô và các ứng dụng hình ảnh trong giải tần 80 -160GHz BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏOTRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC GIAO THOÂNG VAÄN TAÛI CÔ SÔÛ II KHOA ÑIEÄN – ÑIEÄN TÖÛ -----o0o----- TIỂU LUẬN THIẾT KẾ MẠCH TÍCH HỢP GVHD : TS. NGUYỄN QUANG TUẤN HVTH : BUØI VAÊN NHAÁT MSHV : 1981022007 LỚP : CH.19.KTĐT TP.HCM, thaùng 12 naêm 2011GVHD: TS.Nguyễn Quang Tuấn Thiết kế mạch tích hợpCÁC KHỐI THU PHÁT DÙNG CMOS VÀ BICCMOS SIGE CHORADA ÔTÔ VÀ CÁC ỨNG DỤNG HÌNH ẢNH TRONG GIẢITẦN 80 -160GHz1. Tóm tắt nội dung của chương:- Kiểm tra sự phù hợp của SiGe BiCMOS và công nghệ dưới 65nm trong các ứng dụng ngoàitầm 80 GHz.- Kiến trúc của hệ thống được thảo luận sẽ dựa vào sự so sánh chi tiết của VCOs, LNAs, Pas vàviệc tạo bộ chia tần số tĩnh bằng CMOS và SiGE BICMOS. Những kiến trúc này được sử dụngtrong radar điều khiển ôtô (automotive cruise-control radar) , truyền dữ liệu tần số cao, truyền ảnhtĩnh và động trong giải tần từ 80GHz đến 160 GHz.Qua thực nghiệm sẽ làm rõ các mẫu (prototype) công nghệ SiGe HBT và BiCMOS có đủ hiệusuất cho tất cả các block xây dựng ở 80 GHz, ngay khi nhiệt độ cao khoảng 125 C. Mặc dù còn làcông nghệ hứa hẹn nhưng việc tồn tại của những mạch 90nm GP CMOS và 65 nm LP CMOS tạinhững tần số này vẫn duy trì thua kém bản sao SiGe một cách đáng kể .2. Giới thiệu:-Tiềm năng ứng dụng của IC trong giải tần từ 80-160 GHz trong lĩnh vực radar điều khiển ôtô(automotive cruise control (ACC) radar) [1],truyền mm sóng ảnh tỉnh, động và 10Gb/s liên kếtkhông dây tầm ngắn (millimeter-wave passive [2],[3] và active [4] imaging, và 10Gb/s short-range wireless links )[5].- Trên 4 năm qua đã có một vài đơn vị nghiên cứu và thực hiện làm các IC 77GHz Ic được chếtạo từng khối bằng công nghệ SiGe HBT (IC building blocks in SiGe HBT technology) [7]-[18].Mặc dù mm sóng dao động CMOS (mm-wave CMOS oscillators) đã đáp ứng được tần số cao tới194 GHz [19], nhưng chỉ mới gần đây nhiễu pha và chỉnh tầm của 77 GHz CMOS VCOs mớiđược so sánh với SIGE BiCMOS [20].- Một số 90 nm và bộ khuếch đại CMOS 65nm hoạt động trong khoảng 80 -100 GHz với độ lợithấp hơn 10dB gần đây đã được công bố [21] hoặc trên báo chí [4], [22].Sự quan tâm trongSiGeBi CMOS và CMOS cho mm-wave SOCs đã được nhen nhóm do tác động thuận lợi mà cáctransitor bán dẫn nên có thể mở rộng quy mô trên thực tế tất cả các transitor bán dẫn tần số caobằng merit (FoMs), và hy vọng rằng chi phí wafer dự kiến sẽ thấp hơn sẽ tạo ra một loạt các ứngdụng mới cho người sử dụng. -Tích hợp vượt ra ngoài các khối xây dựng cơ bản, các bộ nhận, phát và thậm chí mức thu phát,đã chứng minh trong công nghệ SiGe HBT tại 77 GHz [23] - [27] và là 160 GHz [28]. Một bộkhuếch đại với hơn 15 dB đạt được ở 140 GHz, mức cao nhất trong silicon, cũng đã được chế tạo[28].Bài viết này so sánh transitor bán dẫn và thực hiện khối xây dựng cơ bản trong SiGe HBT,SiGeBiCMOS và các công nghệ CMOS kích thước nano cho mm-wave SOCs và thảo luận về kiếntrúc hệ thống thích hợp nhất dẫn đến tiêu hao điện năng thấp nhất, nhỏ nhất chết vùng chết và chiphí chết .3. So sánh đinh dạng SiGe HBT vs. 65nm n-MOSFETHọc Viên :Bùi Văn Nhất Lớp CH 19 KTDT Trang 1GVHD: TS.Nguyễn Quang Tuấn Thiết kế mạch tích hợpĐược hưởng lợi từ các hướng dẫn rõ ràng quy định Lộ trình quốc tế cho bán dẫn (ITRS), côngnghệ CMOS rộng đã tiếp tục không suy giảm đến kích thước nanomet.Tiêu hao năng lượng, consố tiếng ồn, và hiệu suất tiếng ồn giai đoạn sóng mm IC cải thiện mở rộng quy mô. Đồng thời,hình1 minh họa công nghệ SiGe BiCMOSbây giờ giữ lại một lợi thế in thạch bản thế hệ ba trênCMOS về fTvà fMAX [29] và do đó kết quả trong chi phí thấp hơn đáng kể phát triển sản phẩm.Hình 2 biên dịch fT đo, fMAX và NFMIN haracteristics 65nm × 90 ×1µm năng lượng thấp (LP)n-MOSFET, và 3 × 0.13µm × 2.5µmSiGe HBT, như là một chức năng của thoát nước hiện tại,vàsưu tập hiện tại, trên một đơn vị cửa khẩu chiều rộng và chiều dài phát, tương ứng [30]. Trongcả hai thiết bị fMAX đạt đến 300 GHz và NFMIN, được đo ở 40 GHz, là khoảng 1 dB, so sánhvới HEMTsInP.HBT có fT cao hơn 40% và mật độ thiên vị tối ưu hiện naycho tiếng ồn tối thiểuhoặc tăng tối đa 5-6 lần lớn hơn trong các MOSFET 65nm.Cả hai thiết bị tại một điện áp (thu-phát) thoát nguồn 1.2V là thiên vị, nhưng HBT cũng có thể hoạt động một cách an toàn với điệnáp thu-phát trên 1.6V trong CE phát phổ biến, và xa hơn 3V trong cơ sở phổ biến cấu hình CB[31].TạifMAX so sánh, swing cao hơn hiện tại mật độ và điện áp thấp hơn thu-chất nền điệndung, cùng với các transconductance caohơn, cung cấp cho các HBT một lợi thế đáng kể trênMOSFETskhuếch đại công suất ...