Das Projekt soll einen Beitrag zur Verbesserung bzw. Schaffung von Entwurfswerkzeugen für
Hochfrequenz(HF)-Front-End Module liefern, deren Realisierung mittlerweile in vielen
Firmen einen Engpass darstellt. Solche Front-End-Module werden heute mit dem Ziel einer
Systemintegration bevorzugt in BiCMOS-Technologien realisiert, wobei die integrierten
Bipolartransistoren aufgrund ihrer Geschwindigkeit als aktive Bauelemente in diesen
Modulen verwendet werden. Die Hauptprobleme während des Schaltungsentwurfs sowie auch
der Technologie-Entwicklung liegen in dem Fehlen einerseits von geeigneten physikalischen
Modellen für die verwendeten Hochfrequenz-Bauelemente (Transistoren und passive
Elemente) und andererseits des Zusammenhangs zwischen wichtigen Schaltungskenngrößen
(z.B. Verstärkung, Bandbreite) und technologischen Parametern (z.B. Schichtwiderstände,
Kapazitäten pro Flächeneinheit). Insbesondere fehlen Strategien und Werkzeuge für eine
vorhersagende (prädiktive) Modellierung von HF-Schaltungsblöcken, die eine zeitparallele
Entwicklung von Technologie und Schaltungen ("concurrent engineering") ermöglichen.
Unter prädiktiv versteht man die Vorhersage von Bauelemente- und Schaltungseigenschaften
auf der Basis von technologischen Daten (z.B. Design Rules, Dotierungsprofile,
Schichtwiderstände) zeitlich wesentlich vor der Qualifizierung eines Halbleiterprozesses für
die Produktion.
In dem beantragten Projekt werden daher die folgenden beiden Hauptziele verfolgt:
-
Entwicklung einer physikalischen und prädiktiven Modellierung von HF-Bauelementen mit
dem Gewicht auf Bipolartransistoren, für die heute vielfach trotz drastischer Technologie-
Fortschritte immer noch ein über 25 Jahre altes Modell verwendet wird. Letzteres hat sich im
Laufe der letzten 10 Jahre sowohl für HF-Anwendungen als auch für eine prädiktive
Modellierung als ungeeignet erwiesen.
-
Entwicklung von ausreichend einfachen und genauen Makromodellen für ausgewählte
Grundschaltungsblöcke von HF-Front-End-Modulen, die während der Prozeß-Entwicklung als
generische Benchmark-Schaltungen für eine schnelle Vorhersage der Leistungsfähigkeit einer
Technologie verwendet werden können, um die für die praktische Realisierung z.B. eines
Kommunikationssystems geeignete Technologie frühzeitig auswählen zu können.
Diese Ziele sollen unter Verwendung und durch Erweiterung von bereits geschaffenen
Voraussetzungen in Form des verbesserten Kompaktmodells HICUM und eines in der
Industrie verwendeten Programms des Antragstellers zur Generierung von Modellparametern
erreicht werden. Die Ergebnisse des Projekts sollen experimentell mit Hilfe verschiedener
BiCMOS-Technologien (u.a. auch auf SiGe-Basis) verifiziert werden. Da das entwickelte
Kompaktmodel HICUM mittlerweile weltweit von der Mehrzahl der Halbleiterhersteller
unterstützt wird, besteht ein kostenfreier Zugriff auf modernste BiCMOS~Technologien.
Technische Universität Dresden
iee.et.tu-dresden.de)