About / Advertise
Med integrerade LDMOS-transistorer klarar BiCMOS 40-60 volt
3G-näten skapar ständigt nya tekniska utmaningar. I mikrobasstationer för inomhusbruk vill man till exempel ha komplexa CMOS-kretsar som ändå klarar av spänningar på tiotals volt och effekter på 10 watt. Ett Ericsson-sponsrat forskningsprojekt har hittat en lämplig teknik som dessutom är enkel och billig.
Det är framför allt i slutsteget till basstationer som behovet finns. De färdigbehandlade mobilsignalerna ska förstärkas upp för att sändas med hög effekt utan att förvrängas. Linjäriseringsprocessen som ska ta bort förvrängningarna är i sig tekniskt komplicerad, och helst vill man göra den digitalt (se artikel i Elektroniktidningen nr 6/2002).3G-näten skapar ständigt nya tekniska utmaningar. I mikrobasstationer för inomhusbruk vill man till exempel ha komplexa CMOS-kretsar som ändå klarar av spänningar på tiotals volt och effekter på 10 watt. Ett Ericsson-sponsrat forskningsprojekt har hittat en lämplig teknik som dessutom är enkel och billig.
Om man kan lägga in transistorer för hög spänning på samma krets som den komplicerade logiken för utsignalen kan man uppnå högre integration i konstruktionen. Och integration är som bekant den bästa vägen mot bättre, billigare, mindre, snabbare.
Ett forskningsprojekt sponsrat och initierat av Ericsson tror sig ha hittat en enkel teknik för just detta. Genom att lägga på ett enda extra masksteg, som dessutom är en upprepning av ett tidigare processteg, har man integrerat LDMOS-transistorer med goda signalegenskaper för mobilfrekvenser med en 0,35 μm BiCMOS-process.
- Vi har fått upp spänningen från 3,3 till 40 volt. Vi har sett att det går med 60 volt, men vi har inte mätt egenskaperna för det än, berättar Andrej Litwin på Ericsson Microelectronics.
Andrej Litwin räknar med att den patentsökta tekniken kan ge en uteffekt på 10 watt. Inte tillräckligt för slutsteget i en riktig basstation, men det kan få användning i drivsteget till en större förstärkare eller slutsteget i en mikrobasstation.
- Beroende på typ kan det vara 2-3 steg i en förstärkare. Med den här tekniken kan man kanske ta bort ett steg.
Kan passa mobiler
Även mobiltelefoner är en tänkbar tillämpning för tekniken. Här är uteffekten lägre, typiskt 2-3 watt, men det är lättare att skala ner än att skala upp en teknik. I dag används vanligen galliumarsenid eller kiselgermanium i telefonerna, och den framtagna LDMOS/BiCMOS-processen skulle kunna vara enklare och billigare.
Högeffekts-CMOS är ingen ny teknik, den används flitigt i till exempel bilindustrin. Men då rör det sig om betydligt grövre 2 μm-processer vid 50 volts spänning. Inte heller LDMOS-pålägg är någonting nytt. Det nya är hur tekniken använts till att få transistorer med såpass goda egenskaper i en 0,35 μm-process
På Ericsson Microelectronics har man precis startat konstruktionsverksamheten för att utvärdera egenskaperna hos processen, och det lär dröja 2-3 år innan det blir färdiga produkter. Preliminära mätningar visar att processen ger LDMOS-transistorer med väldigt god linjäritet, en mycket viktig egenskap i 3G-sammanhang. En tanke som Andrej Litwin har är att bygga linjärisering på samma krets som förstärkningen.
- Det blir väldigt kort återkoppling på grund av de korta ledningarna, det borde gå att bygga effektivare förstärkare på det sättet.
Tekniken ska presenteras på IEEE-konferensen International Microwave Symposium i Seattle i början av juni. Andrej Litwin känner inte till någon motsvarande teknik.
Ett tyskt projekt sponsrat av Motorola har tagit fram en kiselgermaniumprocess med LDMOS-transistorer, men den har en spänning på 13-26 volt, och kiselgermaniet gör deras process mer komplicerad.
Elias Nordling
