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A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S Die ECL-Zellbibliothek richtet sich in erster Linie an Anwender, die bereits Erfahrung mit der Entwurfsumgebung Cadence Virtuoso sowie mit dem Design Kit des IHP haben. Für MPW-Nutzer des IHP ist als geprüfte Version in SGB25VD verfügbar: - Ein Satz von ca. 40 Zellen für logische Grundfunktionen in Cadence (Layout und Schaltbild), - Treiber und Konverter von und zu den verschiedenen Logikpegeln CMOS, pECL, LVDS, - VCOs und spezielle Biasing-Schaltungen, - Eine digitale Verhaltensbeschreibung der Zellen in VHDL, einschließlich Zeitverhalten und Lastabhängigkeit, auch für differentiellen Betrieb. Für die ECL-Synthese komplexerer Schaltungen wird in einem ersten Schritt die Logiksynthese analog zur CMOS-Synthese mit einem Standardwerkzeug ausgeführt, dem eine CMOS-ähnliche Nachbildung der ECL- Zellbibliothek zugrunde liegt. Dabei kann man durch Power- und Timing-Constraints das Design in einem weiten Bereich auf die Anforderungen der Applikation abstimmen (Abb. 15). Ein zweiter Schritt mit einem in Entwicklung befindlichen Werkzeug führt das Syntheseergebnis zurück auf die ECL-Zellen der Zellbibliothek und erzeugt differentielle Signale. Das Ergebnis ist eine Netzliste, die für das weitere Design auf Basis der ECL-Zellbibliothek unter Cadence verwendet werden kann. Für diese neuartige Synthese ultraschneller Digitalschaltungen bietet das IHP einen durchgängigen Design-Service (einschließlich Layoutgenerierung und Verifikation) an. the eCl cell library mainly addresses users who are already experienced in the use of Cadence Virtuoso as well as with the IHp design kit. For MpW-clients a first tested version in SGB25VD is available, including: - A Cadence-based set of 40 cells for basic logical function in layout and schematic, - Drivers and converters to and from the different logical levels of CMoS, peCl, and lVDS, - VCos (Voltage Controlled oscillators) and biasing circuits, - A digital behavioral description of the cells in VHDl including timing and load dependency for both differential and single-ended mode. the eCl synthesis of more complex circuits is done in two steps. Firstly, the logic synthesis is executed similarly to CMoS synthesis using a standard synthesis tool and an eCl cell library derivative in CMoS style. In this process the design can be adjusted in a wide range to fit the application using power and timing constraints. (Fig. 15). the next step based on a self-developed tool converts the result back to the eCl cells of the original cell library and generates differential signals. this results in a net list suited for further Cadence based design using the original eCl cell library. IHp offers a complete design service (incl. layout and verification) for this novel and unique ultra highspeed digital synthesis. Abb.15: Verlustleistung in Abhängigkeit von der max. Datenrate eines synthetisierten 8-Bit-Addierers in SGB25VD CMOS und ECL. Fig. 15: power versus data rate of a synthesized 8 bit adder in SGB25VD CMoS and eCl logic, respectively. A n n u A l R e p o R t 2 0 0 7
SiGe BiCMOS Technologie für 76 - 81 GHz Auto-Radar (Projekt KOKON) Im BMBF-Verbundprojekt KOKON (Oktober 2004 bis September 2007) untersuchten deutsche Automobilhersteller (Daimler), Zulieferer (Bosch, Continental), Mikroelektronikindustrie (Infineon, Atmel) und Forschungsinstitute gemeinsam die Einsatzfähigkeit von Schaltungen in SiGe-Technologie für Fern- und Nahbereichs-Radarsensoren bei 76,5 GHz bzw. 77 - 81 GHz. Projektziele des IHP waren die Entwicklung eines Radarsignalgenerators (spannungsgesteuerter Oszillator, VCO) als Demonstratorschaltung und Untersuchungen zu dessen Temperaturstabilität und Zuverlässigkeit. Radarsysteme in modernen Autos erhöhen sowohl die Sicherheit (Stop-and-go-Funktion, Kollisionswarnung), als auch den Fahrkomfort (Parkhilfe). Leider sind heutige Systeme entweder sehr teuer oder wie das kürzlich eingeführte 24-GHz-System aus frequenzregulatorischen Gründen nur Interimslösungen (in der EU zu ersetzen ab 2013). Eine sinnvolle Alternative sind Schaltungen in SiGe-Technologie für die zwei Radarvarianten: - 76,5 GHz Fernradar bis 200 m, - 79 + / - 2 GHz Ultra-Breitband Nahbereichsradar. Neben den zu erfüllenden technischen Spezifikationen (möglichst hohe Ausgangsleistung bei niedrigem Phasenrauschen) werden an die Schaltungen auch hohe Anforderungen bezüglich Stabilität und Zuverlässigkeit bei Temperaturen zwischen -40 °C und +125 °C gestellt. Für das IHP ergaben sich innerhalb des Projekts folgende Arbeitsschwerpunkte: - Entwurf des Oszillators und Optimierung seiner Kernparameter (Ausgangsleistung, Phasenrauschen) anhand der Spezifikationen der Automobilzulieferer, - Optimierung der Temperaturstabilität (beispielsweise möglichst geringe Änderung der Oszillatorschwingfrequenz), - Untersuchung der Zuverlässigkeit von Halbleiterbauelementen und der Oszillatorschaltung. 6 A n n u A l R e p o R t 2 0 0 7 A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S SiGe BiCMOS Technology for 76 - 81 GHz Automotive Radar (Project KOKON) Within the BMBF funded project KoKon (october 2004 – September 2007) German automobile manufacturers (Daimler), suppliers (Bosch, Continental), microelectronics industry (Infineon, Atmel), and research institutes jointly investigated the capability of 76.5 GHz long range and 77 – 81 GHz short range radar sensors in SiGe technology. IHp’s project goals were the development of voltage-controlled oscillators (VCo) with output buffers as demonstrator circuits and the investigation of their temperature stability and reliability. Radar sensors in modern cars enhance safety (“stopand-go” function, collision warning) and also driving comfort (parking aid). unfortunately, today’s systems are either very expensive or like the 24 GHz system just interim solutions (to be replaced in the eu from 2013 on). promising alternative solutions are circuits in SiGe technology for two radar variants: - 76.5 GHz long range radar up to 200 m, - 79 + / - 2 GHz short range ultra-wideband radar. Besides complying to the technical specifications (high output power with low phase noise) the circuits must also meet high demands on temperature stability and system reliability between -40 °C and +125 °C. there were three priorities for the IHp within the project: - design of the oscillator and optimization of its core parameters (output power, phase noise) according to the specifications of the automotive supplier, - optimization of temperature stability (e.g. least possible change of oscillator frequency), - investigation of device and circuit reliability.
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