En högspänd BiCMOS-process är Ericssons vapen i kampen för allt enklare linjekort i telefonväxlarna. Med processen kan Ericsson göra kretsar som klarar både de analoga och de digitala funktionerna på linjekortet.

- På sikt ska det bara behövas en krets per linje på kortet, säger Stefan Barkarö, projektledare på Ericsson Components.

Linjekorten sitter i telefonväxeln och är den sista länken i kedjan ut till abonnenten. På kortet sitter idag för varje abonnent en högspänd analog gränssnittskrets mot abonnenten (SLIC) och en krets för digitaliseringen av talsignalen (COMBO). Dessutom behövs, gemensamt för alla linjer på ett kort, en krets som genererar ringsignalen.

Alla dessa kretsar kostar givetvis pengar, framför allt ringgeneratorn. Nu har Stefan Barkarös grupp tagit fram två demonstrationskretsar i den nya BiCMOS-processen som integrerar flera av dessa funktioner i en och samma krets.

I processen kan Ericsson göra såväl bipolära transistorer för höga spänningar som analoga och digitala CMOS-transistorer. De bipolära transistorerna används för det högspända gränssnittet och generering av ringsignalen och de analoga CMOS-transitorerna för AD- och DA-omvandlingen. Och med de digitala transistorerna kan konstruktörerna bygga logik som gör kretsarna programmerbara och flexiblare.

- Det är första gången Ericsson Components kombinerar högspända bipolära transistorer och analog och digital CMOS i en och samma process, berättar Håkan Sjödin som ansvarat för utvecklingen av den nya processen.

- I submyfabriken har de visserligen en BiCMOS-process, men det är en trevoltsprocess.



Isolerande oxid


BiCMOS-processen bygger på så kallad kisel-på-isolator-teknik, SOI, silicon on insulator. Kiselskivan fästs, bondas, på en annan kiselskiva med en isolerande oxid emellan, och slipas sedan ned till önskad tjocklek, några mikrometer.

I processen etsar Ericsson diken på engelska trenches mellan de bipolära transistorerna. Dikena etsas ända ned till det isolerande substratet och fungerar därmed som isolation mellan transistorerna, mycket effektivare än dagens isolation med pn-övergångar.

Dikena och den isolerande oxiden gör att risken minskar för genombrott mellan kollektor och bas. Transistorerna tål därför så höga spänningar som 140 V, 50 V mer än idag.

- De isolerande dikena är också mycket smalare än de pn-övergångar som man tidigare använde, vilket gör att man kan packa transistorerna tätare, förklarar Stefan Barkarö. Den aktiva ytan på chipset blir mycket högre i procent.

- Men stora vinster ytmässigt ligger även i ledingsdragningen och möjligheten att integrera logik, säger Håkan Sjödin.

Ledningsdragningen förenklas avsevärt av att processen har två metallager i stället för ett, som högspända analoga processer brukar ha idag. Och logiken byggs i CMOS och tar mycket liten plats.

- En enkel krets blir ungefär hälften så stor som förut, fortsätter Håkan Sjödin. Störst blir vinsten i kretsar med mycket logik.



Snabbt ta fram riktiga kretsar


I projektet att ta fram de nya linjekretsarna har processutvecklarna och konstruktörerna på Ericsson Components arbetat parallellt, mycket mer än någonsin tidigare. Eftersom konstruktörerna slipper vänta tills processingenjörerna blivit färdiga sparar de mycken tid. Totalt har de hållt på i tre år, vilket i sammanhanget räknas som kort.

Ändå återstår mycket jobb innan projektet är i hamn.

- Än så länge är kretsarna inte färdiga produkter, utan mera exempel på vad som går att göra i processen, betonar Stefan Barkarö. Men det kommer att gå väldigt fort att ta fram riktiga kretsar när processen väl är stabil.

Det ska den förhoppningsvis vara mot slutet av året.

MIKAEL ZACKRISSON