Intégration hybride de ''Front-ends'' millimétriques pour applications WLAN en environnement domestique à 60 GHz

Hybrid integration of millimeter wave front-ends for WLAN applications in domestic environment at 60 GHz

• Auteur / Autrice : Christophe Calvez
• Direction : Christian Person
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Télécom Bretagne en cotutelle avec Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Silicium

Antennes (électronique)

Mots clés libres

Antenne intégrée

Technologies silicium

Technologies IPDTM

Packaging

Intégration hybride

Caractérisation

Cmos soi hr

Résumé

Un grand intérêt est porté à la bande de fréquence situé autour de 60 GHz, de par sa large bande de fréquence disponible (57-64 GHz) afin de répondre à une demande croissante du débit. Un certain nombre d'applications sont envisagées telles que la diffusion de vidéo HD non compressée, ou le transfert rapide de fichiers volumineux avec des débits espérés supérieurs à 1 Gb/s. L’objectif de cette thèse est de proposer des solutions d’intégration du module RF millimétrique bas coût dans le but de cibler le marché grand public. Grâce aux progrès récents des circuits intégrés dans les technologies silicium, CMOS ou BiCMOS, l'intégration complète du front-end RF sur une seule puce est maintenant réalisable. Les travaux de recherche s’orientent donc vers le dernier élément à intégrer : l’antenne. La problématique de modélisation et de caractérisation de l’antenne aux fréquences millimétriques est, dans un premier temps, abordée. Deux axes de recherches sont ensuite menés pour la conception d’antennes millimétriques : une approche SoC (System on Chip) et SiP (System in Package). Des solutions d’antennes intégrées en technologies silicium (SoC) sont ainsi proposées afin d’augmenter le rendement global du module RF et diminuer le coût de réalisation. L’intégration hybride de l’antenne est également menée avec une contrainte de mise en boîtier et de réduction des pertes d’interconnexion liées à ce type d’intégration.

There is a great deal of interest in the frequency band around 60 GHz, due to the wide range of its available band (57- 64 GHz), in order to respond to an increasing demand for very high data rate. There are a number of potential applications, such as uncompressed HD video streaming, or the fast download of heavy files, with data rate expected above 1 Gbps. The goal of this thesis is to propose low-cost millimeter-wave RF module integration solutions, with the goal of targeting the general public. Progress has recently been made in the area of integrated circuits in silicon technologies, CMOS or BiCMOS, making total integration of front-end RF on a single chip possible The focus of this research is therefore the final element to be integrated: the antenna. First, issues surrounding antenna modeling and characterization at millimeter-wave frequencies are addressed. Then two approaches are explored with respect to the design of millimeter wave antennas: SoC (System on Chip) and SiP (System in Package). Integrated silicon antenna solutions (SoC) are then proposed, in order to increase the overall yield of the RF module and reduce development costs. Hybrid integration of the antenna is also explored, with packaging constraints and constraints on interconnection loss reduction linked to this type of integration.