Conception de circuits WLAN 5 GHZ à résonateurs BAW-FBAR intégrés : oscillateurs et amplificateurs filtrants

Multi-scale modeling of high-k oxides : kinetic Monte Carlo simulation

• Auteur / Autrice : Mohammed Aissi
• Direction : Robert Plana, Éric Tournier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro-électronique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Synthétiseurs de fréquence

Modulation (électronique)

Résonateurs électriques

Amplificateurs basse fréquence à transistors

Fiabilité

Mise sous boîtier (microélectronique)

Oscillateurs à microondes

Boucles d'asservissement de phase

Conception et construction

Circuits intégrés bipolaires

Mots clés libres

Fbar

Above-IC

Vco

Colpitts

Pierce

Oscillateur BAW

Lna

Amplificateur différentiel Vamplificateur Amplificateur différentiel

Amplificateurs filtrants

Oscillateur équilibré

Fonctions RF

BiCMOS SiGe

Emetteur-récepteur

Wlan

BAW Oscillator

Balanced oscillator

Differential amplifier

Filtering amplifier

RF functions

SiGe BiCMOS

Transceiver

Résumé

Les travaux de recherche présentés dans cette thèse consistent principalement en la conception de fonctions intégrées radiofréquences BiCMOS SiGe exploitant des résonateurs à ondes acoustiques de volume FBAR. Contrairement aux techniques actuelles rencontrées dans l'industrie qui consistent à réaliser des filtres et des résonateurs discrets et à les associer par la suite avec les circuits actifs des émetteurs-récepteurs au niveau du boîtier, nos résonateurs sont directement réalisés sur le substrat silicium des circuits actifs RF par une technique appelée intégration « above-IC ». Avec cette méthode d'intégration, les parasites et la modélisation associés aux microsoudures (Wire Bonding) sont éliminés. Elle permet aussi de se passer des circuits d'interface et d'adaptation nécessaires dans le cas de filtres RF discrets. Ceci permet de réduire considérablement la consommation et le volume des systèmes. Des amplificateurs faible bruit filtrants et des oscillateurs visant le standard WLAN IEEE 802. 11a ont ainsi été implantés en utilisant cette technique d'intégration ''above IC''. Les circuits obtenus sont très compacts, et leurs performances, notamment celles des oscillateurs, sont à l'état de l'art. Par ailleurs, des amplificateurs faible bruit et des VCO LC SiGe intégrés pour application WLAN 5GHz sont également présentés et leurs techniques d'optimisation sont données.

This thesis deals mainly with design of FBAR based integrated SiGe BiCMOS RF blocks for WLAN 5 GHz application. Contrary to the current techniques encountered in the industry, which consist in the realization of the filters and resonators and associate them with transceiver circuits at module level, our resonators are directly implemented onto the IC substrate using Above IC integration. The integration of the FBAR directly above the IC chip eliminates the parasitic and the modeling issue associated with the bond wires. This above IC integration allows also to suppress the interface and matching circuits that otherwise would be needed in the case of off-chip filter. This allows to reduce the total circuit area and the power consumption. Two FBAR filtering LNAs and oscillators intended for 5 GHz WLAN IEEE 802. 11a are implemented by using this above IC integration. Compact and state-of-the-art circuits, particularly the oscillators, are obtained. Moreover, SiGe integrated LNAs and LC VCOs for 5 GHz WLAN are presented and their optimization techniques are outlined.