- Det finns ett stort behov av kunskap om kretskonstruktion ute i industrin, säger Jiren Yuan på Lunds Tekniska Högskola.


Han är professor och föreståndare för Nuteks kompetenscentrum i kretskonstruktion i Lund med namnet Competence Centre for Circuit Design, CCCD. Centrumet startade formellt för ett år sedan och förutom de tre Ericssonbolagen Radio, Mobile och Components ingår också Telia Research, Agro Vision, Cadence och Sun.

Finansieringen är på 12 miljoner per år varav fyra kommer från Nutek och 2,9 från universitet. De tre Ericssonbolagen bidrar tillsammans med 3,2 miljoner. Under nästa år sker en utvärdering och sedan förlängs förhoppningsvis bidragen i ytterligare tre år.

Forskning kring kretskonstruktion har gamla anor i Lund. Högskolans första integrerade krets såg dagens ljus redan 1981. I dag ligger fokus på kretsar för mobil kommunikation, en naturlig inriktning med tanke på att Ericssons mobiltelefoner utvecklas just i Lund.

- Det finns en hel del problem kvar att lösa när man ska konstruera systemkretsar som blandar digitala och analoga funktioner på samma chips, säger Jiren Yuan.

Bland annat behövs bra modeller för att kunna beräkna prestanda när man blandar digitala och analoga block på samma chips. Störningarna från de digitala delarna kan lätt försämra egenskaperna på de analoga delarna.

- Dessutom finns inga bra resonatorer med högt Q-värde som kan tillverkas i en CMOS-process, säger Jiren Yuan som kom från Kina till Linköping på ett stipendium för att studera. Det blev en licensiatexamen 1988 och doktorsexamen 1989. Sedan september 1997 är Jiren Yuan professor i Lund.

Inriktningen på CMOS-processer beror på att de är billigast och ger kompakta kretsar. BiCMOS är också en kandidat om man behöver bättre prestanda på de analoga delarna. Processningen görs av österrikiska AMS i en 0,6 μm-process där flera kunder delar på samma kiselskiva, en tjänst som kallas Multi-Cip-Wafer.

Att CMOS räcker långt visar resultaten från IBMs senaste process som har 0,1 μm kanallängd och en oxidtjocklek på 30 nm. Jiren Yuan har tillsamman med professor Christer Svensson i Linköping designat en frekvensdelare (prescaler) som fungerar upp till 9 GHz i IBMs process. Så visst har CMOS mycket mer att ge än vad dagens kretsar presterar.



Svårigheterna ökar


Problemen för forskarna blir inte lättare av att matningsspänningen hela tiden sjunker när man går ned i kanallängd på transistorerna. För de analoga delarna begränsar de lägre spänningarna det dynamiska området. I de digitala delarna ger den sjunkande tröskelspänningen problem när matningsspänningen sjunker under 1 V eftersom fluktuationen är oberoende av tröskelspänningen och uppgår till ±0,2 V.

Trots alla problem som återstår att lösa tror professor Jiren Yuan att vi kommer att få se system på kisel.

- Det finns så många fördelar att industrin kommer att driva fram lösningar. Men det kommer att ta fem till tio år innan vi är där när det gäller mer avancerade systemkretsar, säger han.

Forskningen på CCCD sker inom ett par nyckelområden. Det är monolitiska RF- kretsar, analoga integrerade kretsar, snabba digitala kretsar och gränssnittet mellan analogt och digitalt.

- Vårt tidsperspektiv är fem till tio år framåt men vi gör också en del uppdragsforskning med kortare horisont. Dessutom tar vi patent som deltagarna i CCCD kan utnyttja.



Många rycker i forskarna


Ett problem som han delar med resten av högskolevärlden inom IT-sektorn är att rekrytera och behålla studenter.

- Industrin betalar mer och det lönar sig inte alltid ekonomiskt att doktorera, säger Jiren Yuan.

Trots svårigheterna har kompetenscentrumet för närvarande 14 doktorander, fyra docenter och två adjungerade professorer från Ericsson.

En viktig del av centrumets verksamhet är att överföra forskningsresultaten till industrin. Förutom att industrin får kunskap genom de studenter, licentiater och doktorer som utbildas så organiserar CCCD olika kurser.

- Vi har bland annat två doktorandkurser, en i digital kretskonstruktion och en i radiokonstruktion, där folk från industrin deltar. Jag har också hållit kurser på Ericsson Radio.

Dessutom presenteras forskningsresultaten på olika konferenser och workshops, nästa går av stapeln redan den 9-10 mars.

Per Henricsson