On-Wafer-Messplatz für Breitband- und Höchstfrequenzschaltungen
Overview
Die Fachgruppe befasst sich in Lehre und Forschung mit dem Entwurf von integrierten Höchstfrequenz- und Breitbandschaltungen im Frequenzbereich bis über 100 GHz und mit seriellen Datenraten bis über 100 Gbit/s. Für den Höchstfrequenz- und Breitband-IC-Messplatz sollen ein manueller Wafer-Prober, ein Vektor-Netzwerkanalysator bis 110 GHz, ein Bit-Patterngenerator, ein Sampling-Oszilloskop, sowie ein Sinusgenerator angeschafft werden. Für die Messung von integrierten Schaltungen bei sehr hohen Frequenzen hat sich die on-wafer Messtechnik bewährt, da sie die Messung der Schaltungen ohne Einfluss des Gehäuses ermöglicht. Zur Charakterisierung von Höchstfrequenz-Schaltungen werden klassische Streu-Parameter-Messungen, frequenzumsetzende Streu-Parameter-Messungen und nichtlineare Messungen (gain compression, Intermodulation usw.) benötigt. Für die extrem breitbandigen Digitalschaltungen bis über 100 Gbit/s werden für die Testmustererzeugung Bitmuster-Generatoren mit typischerweise mehreren Kanälen zu 32 Gbit/s (z.B. für 100 Gigabit Ethernet) und darüber benötigt. Mit true-differential-mode S-Parametern lassen sich Breitbandverstärker in differentieller Schaltungstechnik charakterisieren. Die kontinuierliche Messung von S-Parametern von wenigen MHz bis zu 110 GHz ist speziell für die Charakterisierung von Breitbandschaltungen für zukünftige Datenübertragungssysteme notwendig. Für die Auswertung schneller digitaler Signale ist ein Breitband Sampling-Oszilloskop notwendig.
DFG-Verfahren Forschungsgroßgeräte
Großgeräte On-Wafer-Messplatz für Breitband- und Höchstfrequenzschaltungen
Gerätegruppe 2780 Spezielle Meß- und Prüfgeräte für Halbleiter und Röhren (außer 620-659)
Antragstellende Institution Universität Paderborn
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Results
Das beschaffte Großgerät „On-Wafer Messplatz für Breitband- und Höchstfrequenzschaltungen“ besteht aus den folgenden Teilkomponenten: Waferprober; Vektornetzwerkanalysator (VNA) 70kHz bis 110kHz; Sampling-Oszilloskop 70 GHz Bandbreite; Bitpatterngenerator mit 4x28Gb/s, 2x56Gb/s; 40 GHz Signalgenerator. Das Gerät wurde in den Projekten SPEED (Silicon Photonics Enabling Exascale Data Centers, gefördert durch das BMBF) benutzt, um breitbandige Schaltungen für die Glasfaserkommunikation zu charakterisieren. Insbesondere wurden Chips mit dem Waferprober von Signatone kontaktiert, um dann zum Einen mit dem Vektornetzwerkanalysator (VNA) von Anritsu S-Parameter zu messen, zum andern wurden die Schaltungen auch mit Bitmustern getestet. Hierzu wurden mit dem Bitpatterngenerator von SHF und dem Signalgenerator von Anritsu Einangssignale mit hohen Datenraten (bis 56 Gbit/s) erzeugt und dann mit dem Samplingoszilloskop von Keysight analysiert. Das Gerät wurde überdies im Projekt Real100G.com 1. Phase und 2. Phase (gefördert von der DFG im SPP 1655) benutzt, um breitbandige Schaltungen für die drahtlose Kommunikation zu charakterisieren. Insbesondere wurden Chips mit dem Waferprober von Signatone kontaktiert, um die Schaltungen mit Bitmustern zu testen. Hierzu wurden mit dem Bitpatterngenerator von SHF und dem Signalgenerator von Anritsu Einangssignale mit hohen Datenraten (bis 56 Gbit/s) erzeugt und dann mit dem Samplingoszilloskop von Keysight analysiert. In den Projekten und in intern finanzierten Forschungsarbeiten wurden zudem HF-Platinen entwickelt, die mit dem VNA, Bitmustergenerator und Oszilloskop getestet wurden. Durch den Einsatz des Großgeräts konnten in den oben genannten Projekten neuartige integrierte Schaltungen entwickelt und getestet werden, die sich zum einen für Glasfaserübertragungs-Systeme mit Datenraten bis über 120 Gbit/s pro optischem Kanal eignen. Des Weiteren konnten neuartige integrierte Schaltungen entwickelt und getestet werden, die in zukünftigen drahtlosen Kommunikationssystemen mit Datenraten bis über 100 Gbit/s eingesetzt werden können. (2015). System design and simulation of a PSSS based mixed signal transceiver for a 20 Gbps bandwidth limited communication link. In 2015 1st URSI Atlantic Radio Science Conference (URSI AT-RASC) (pp. 1–1) Javed, A. R., & Scheytt, J. C. (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/URSI-AT-RASC.2015.7302987) (2015). System design considerations for a PSSS transceiver for 100Gbps wireless communication with emphasis on mixed signal implementation. In 2015 IEEE 16th Annual Wireless and Microwave Technology Conference (WAMICON) (pp. 1–4) Javed, A. R., Scheytt, J. C., KrishneGowda, K., & Kraemer, R. (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/WAMICON.2015.7120419) (2015). Towards 100 Gbps Wireless Communication in THz Band with PSSS Modulation : A Promising Hardware in the Loop Experiment. In ICUWB 2015 Krishnegowda, K., Messinger, T., Wolf, A. C., Gmbh, W. W., Kraemer, R., Kallfass, I., & Scheytt, J. C. (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/ICUWB.2015.7324520) (2016). Linear ultrabroadband NPN-only analog correlator at 33 Gbps in 130 nm SiGe BiCMOS technology. In Bipolar/BiCMOS Circuits and Technology Meeting (BCTM), 2016 IEEE (pp. 78–81) Javed, A. R., Scheytt, J. C., & vd Ahe, U. (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/BCTM.2016.7738962) (2016). Low-power, ultracompact, fully-differential 40Gbps direct detection receiver in 0.25μm photonic BiCMOS SiGe technology. IEEE International Conference on Group IV Photonics GFP, 2016–Novem, 178– 179 Gudyriev, S., Scheytt, J. C., Meister, S.,Meuer, C., Knoll, D., Lischke, S., & Zimmermann, L. (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/GROUP4.2016.7739126) (2017). 100 Gbps Wireless System and Circuit Design Using Parallel Spread-Spectrum Sequencing. Frequenz, 71(9–10) Scheytt, J. C., Javed, A. R., Bammidi, E. R., KrishneGowda, K., Kallfass, I., & Kraemer, R. (Siehe online unter https://doi.org/10.1515/freq-2017-0174) (2017). Fully-Differential, Hybrid, Multichannel 4x25Gbps Direct Direction Receiver in 0.25µm BiCMOS SiGe Technology. In Frontiers in Optics 2017 (p. FM3A.3). Optical Society of America Gudyriev, S., Scheytt, J. C., Kress, C., Yan, L., Meuer, C., & Zimmermann, L. (Siehe online unter https://doi.org/10.1364/FIO.2017.FM3A.3) (2017). System design of a mixed signal PSSS transceiver using a linear ultra-broadband analog correlator for the receiver baseband designed in 130 nm SiGe BiCMOS technology. In 17th IEEE International Conference on Smart Technologies, EUROCON 2017 - Conference Proceedings Javed, A. R., Scheytt, J. C., Krishnegowda, K., & Kraemer, R. (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/EUROCON.2017.8011110)Projektbezogene Publikationen (Auswahl)