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PAC- Performance-centered Adaptive Curriculum for Employment Needs Programa ERASMUS: Acción Multilateral - 517742-LLP-1-2011-1-BG-ERASMUS-ECUE
MASTER DEGREE:
Industrial Systems Engineering
ASIGNATURA ISE3:
Electrónica para sistemas industriales (EIS)
MÓDULO 3: Circuitos VLSI en Telecomunicaciones
TAREA 3-1: CIRCUITOS INTEGRADOS Y SISTEMAS CON SEÑAL MIXTA
Introducción a los Sistemas Industriales
CIRCUITOS INTEGRADOS Y SISTEMAS CON SEÑAL MIXTA 2
Contenido TAREA 3-1: CIRCUITOS INTEGRADOS Y SISTEMAS CON SEÑAL MIXTA ......... 3
1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS ................................................................................. 3
2. CONTENIDO ..................................................................................................................... 3
2.1 Circuitos integrados ............................................................................................... 3
2.2 Módulos multichip ................................................................................................... 4
2.2 Integración a gran escala .................................................................................... 6
2.3 Circuitos de señal mixta ....................................................................................... 7
2.3 SOP vs SOC vs MCM ............................................................................................ 10
2.4 RF - SOP para comunicaciones wireless ..................................................... 15
3. CONCLUSIONES ........................................................................................................... 19
4. BIBLIOGRAFÍA Y/O REFERENCIAS ....................................................................... 19
5. ENLACES DE INTERÉS ............................................................................................... 19
Índice de figuras Figura 1 Cuatro procesadores y cuatro cachés externas en un módulo multichip de cerámica .. 4 Figura 2 Ejemplos de chips apilados (arriba) y chips de lado a lado (abajo). ................................ 5 Figura 3 Circuito integrado VLSI .................................................................................................... 6 Figura 4 Contraste de diseño de señal mixto tradicional y moderno ........................................... 7 Figura 5 Ejemplo de diseño SoC de circuitos de señal mixta ........................................................ 9 Figura 6 Comparación entre MCM, SIP, SOC y SOP .................................................................... 11 Figura 7 Tarjeta de red ................................................................................................................ 13 Figura 8 Oblea experimental en el PRC ....................................................................................... 15 Figura 9 Fabricación de sustrato en el Georgia Tech PRC ........................................................... 15 Figura 10 Arquitectura de un transmisor RF ............................................................................... 17 Figura 11 Mapa RF - SOP ............................................................................................................ 18
Introducción a los Sistemas Industriales
CIRCUITOS INTEGRADOS Y SISTEMAS CON SEÑAL MIXTA 3
TAREA 3-1: CIRCUITOS INTEGRADOS Y SISTEMAS CON SEÑAL MIXTA
1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS El objetivo es conocer y estudiar las distintas maneras que hay para diseñar los circuitos integrados.
2. CONTENIDO
2.1 Circuitos integrados
Un circuito integrado o un circuito integrado monolítico (también referido como un CI, un chip, o un microchip) es un conjunto de circuitos electrónicos en una pequeña placa ("chips") de material semiconductor, normalmente silicio. Esto puede hacerse mucho más pequeño que un circuito discreto hecho a partir de componentes independientes.
Los circuitos integrados se utilizan en casi todos los equipos electrónicos de hoy y han revolucionado el mundo de la electrónica. Ordenadores, teléfonos móviles y otros electrodomésticos digitales son ahora elementos de la estructura de las sociedades modernas, hechos posibles por el bajo costo de producción de los circuitos integrados.
Los circuitos integrados se pueden hacer muy compactos, tienen hasta varios millones de transistores y otros componentes electrónicos en un área del tamaño de una uña. El ancho de cada línea conductora en un circuito (el ancho de línea) puede hacerse más pequeña y más pequeña a medida que avanza la tecnología; en 2008 que cayó por debajo de 100 nanómetros y en 2013 se espera que sea en las decenas de nanómetros.
Los Circuitos integrados fueron posibles gracias a descubrimientos
experimentales que demuestran que los dispositivos semiconductores pueden realizar las funciones de los tubos de vacío y a los avances tecnológicos a mediados de siglo 20 en fabricación de dispositivos semiconductores. La integración de un gran número de diminutos transistores en un pequeño chip era una enorme mejora sobre el montaje manual de los circuitos discretos utilizando componentes electrónicos. La capacidad de producción en masa de circuitos integrados, su confiabilidad, y el enfoque de bloques de construcción para el diseño de circuitos garantiza la rápida adopción de los circuitos integrados estandarizados en lugar de diseños utilizando transistores discretos.
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Hay dos ventajas principales de los circuitos integrados sobre los circuitos discretos: el costo y el rendimiento. El costo es bajo debido a los chips, con todos sus componentes, se imprimen como una unidad por fotolitografía en lugar de la construcción de un transistor en cada momento. Por otra parte, se utiliza mucho menos material para construir una matriz de CI encapsulado que para la construcción de un circuito discreto. El rendimiento es alto debido a los componentes que cambian rápidamente y consumen poca energía (en comparación con sus contrapartes discretas) como resultado del pequeño tamaño y la proximidad de los componentes. A partir de 2012, son típicas las áreas de chips de unos pocos milímetros cuadrados a cerca de 450 mm2, con un máximo de 9 millones de transistores por mm2.
2.2 Módulos multichip
Un módulo multichip (multichip module, MCM) es un encapsulado especializado donde múltiples circuitos integrados (CIs), matrices de semiconductores u otros componentes discretos, son empaquetados en un substrato unificado, facilitando su uso como un solo componente (como si fuera un CI más grande). El MCM en sí mismo a veces es referenciado como un "chip" en los diseños, ilustrando así su carácter integrado.
Figura 1 Cuatro procesadores y cuatro cachés externas en un módulo multichip de cerámica
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Los módulos multichip vienen en una variedad de formas dependiendo
de la complejidad y la filosofía de desarrollo de sus diseñadores. Estos pueden ir desde el uso de pre-empaquetados ICs en una pequeña placa de circuito impreso (PCB), destinada a imitar las conexiones del empaquetado de un chip existente hasta los paquetes de chips totalmente personalizados integrando muchos chips en substrato de Interconexión de Alta Densidad (High Density Interconnection, HDI).
El encapsulado del módulo multichip es una tarea importante en la
moderna miniaturización electrónica y en los sistemas microelectrónicos. Los MCMs son clasificados de acuerdo a la tecnología usada para crear substratos HDI.
• MCM-L - MCM laminado. El substrato es un PCB (Printed Circuit Board, placa de circuito impreso) multicapa.
• MCM-D - MCM depositado. Los módulos están depositados en un substrato base usando tecnología de película fina.
• MCM-C - MCM de substrato cerámico, por ejemplo, el LTCC.
Un desarrollo relativamente nuevo en la tecnología MCM es el también llamado encapsulado de "pila de chips". En algunos CIs, las memorias en particular, tienen una distribución de pines idénticas cuando se usan varias veces dentro de un sistema. Un substrato cuidadosamente diseñado puede permitir apilar estos chips en una configuración vertical, haciendo que la "huella" del MCM sea mucho más pequeña (aunque a costa de un chip más grueso o más alto). Dado que el área es a menudo una ventaja en la miniaturización de los diseños electrónicos, la pila de chips es una opción atractiva para muchas aplicaciones, como teléfonos celulares y Asistentes Digitales Personales (PDA).
Figura 2 Ejemplos de chips apilados (arriba) y chips de lado a lado (abajo).
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2.2 Integración a gran escala
VLSI es la sigla en inglés de Very Large Scale Integration, integración en escala muy grande.
La integración a una gran escala de sistemas de circuitos basados en transistores en circuitos integrados comenzó en los años 1980, como parte de las tecnologías de semiconductores y comunicación que se estaban desarrollando.
Los primeros chip semiconductores contenían sólo un transistor cada uno. A medida que la tecnología de fabricación fue avanzando, se agregaron más y más transistores, y en consecuencia más y más funciones fueron integradas en un mismo chip. El microprocesador es un dispositivo VLSI.
Figura 3 Circuito integrado VLSI
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2.3 Circuitos de señal mixta
Los circuitos de señal mixta son circuitos integrados que contienen circuitos analógicos y digitales combinados en un solo semiconductor.
Hasta mediados de los 90, se trataban generalmente de circuitos integrados para conversión analógica-digital, conversión digital-analógica, módems, alimentación electrónica o circuitos integrados de búfer digital. Los circuitos de sonido digital están controlados también por circuitos de señal mixta. Con el nacimiento de las tecnologías celular y de redes, esta categoría incluye también circuitos integrados para teléfonos celulares o móviles, emisiones de radio por software y router WAN y LAN.
Los desafíos particulares de la señal mixta incluyen:
• La tecnología de CMOS es generalmente óptima para el desempeño digital y escalado mientras los transistores bipolares son generalmente óptimos para el desempeño analógico, pero hasta la última década ha sido difícil la combinación de estos de forma rentable o diseñar ambos sistemas analógico y digital en una sola tecnología sin problemas graves de rendimiento. La aparición de tecnologías como la CMOS de altas prestaciones, CMOS SOI y SiGe han facilitado su desarrollo al eliminar muchos de los requisitos técnicos que antes eran necesarios.
• Probar el funcionamiento correcto de los circuitos integrados de señal mixta sigue siendo complejo, costoso y a menudo debe realizarse de uno en uno.
• Las metodologías sistemáticas de diseño, en comparación con los métodos de diseño digital, son mucho más primitivas en el diseño analógico que en el de señal mixta. Generalmente, el diseño analógico de circuitos no puede ser automatizado al nivel que se consigue en los circuitos digitales. Combinar las dos tecnologías multiplica esta complicación.
Figura 4 Contraste de diseño de señal mixto tradicional y moderno
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NECESIDAD DE LOS SISTEMAS DE SEÑAL MIXTA Las principales razones del uso de sistemas de señal mixta son:
• Su menos costo. • Permite una complejidad que no es factible con sistemas analógicos o
digitales aislados. • Permite soluciones que no son posibles con enfoques separados.
ASPECTOS QUE REQUIEREN ATENCIÓN EN EL DISEÑO
El diseño de señal mixta no es algo nuevo. Ha estado presente cerca de 20 años (más o menos), pero no ha habido un cambio en los tipos de diseños de señales mixtas que se están desarrollando hasta ahora.
En el pasado, el diseño de señal mixta era normalmente un diseño bastante reducido que se creó utilizando una metodología manual de diseño. Los ingenieros de diseño dibujaban los diagramas esquemáticos y realizaban simulaciones del diseño, mientras otros ingenieros se encargaban de la distribución física en base a los esquemas y limitaciones proporcionadas por los ingenieros de diseño. Un programa de edición para este tipo de circuitos era Virtuoso de Cadence que contenía herramientas útiles para su diseño.
A medida que el contenido digital de estos diseños de señal mixta creció más allá de un número manejable de casos, un enfoque puramente manual de se convirtió rápidamente en un importante problema. En su lugar, los equipos de diseño miraron a soluciones más automatizadas de implementación digital, basadas en la metodología estándar ASIC. Un ejemplo del creciente uso de estas nuevas tecnologías ha hecho que empresas como Cadence hayan creado un producto específico para estos diseños, llamado Virtuoso Implementación Digital (conocida como VDI), que complementa Virtuoso y permite la ejecución automática digital para un máximo de 50 mil casos. VDI ha experimentado un rápido crecimiento, lo que refleja el crecimiento de este tipo de diseño de señal mixta.
En los últimos dos años, ha habido un número creciente de sistemas de señal mixta en chip (SoC) diseños muy grandes y muy complejos que contienen múltiples componentes digitales y analógicas totalmente distribuidos por todo el chip. Un ejemplo simple de un diseño de este tipo se muestra en la Figura 1.
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Figura 5 Ejemplo de diseño SoC de circuitos de señal mixta
Surgen diseños adicionales y desafíos metodológicos asociados con el desarrollo de este tipo de tecnologías avanzadas de chips SoC de señal mixta, sobre todo en relación con el tamaño y complejidad funcional. Comenzando con la verificación funcional precoz, donde los simuladores tienen el reto de simular enormes listas de conexiones en grandes escalas de tiempo con el fin de validar ampliamente que el diseño cumple con la especificación funcional. Los retos continúan con la planificación física, implementación de señales analógicas / digitales / mixta y, finalmente, validar el diseño antes de su grabación.
La creación de grandes diseños significará que la administración de energía será crítica, mientras que diseños con componentes totalmente distribuidos analógicos y digitales hará necesario prestar una mayor atención a la gestión del ruido. La tecnología de proceso avanzada, necesaria para que esas grandes cantidades de funcionalidades que deben integrarse en el mismo
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chip, obliga aún más a prestar atención en el diseño de técnicas de fabricación, pudiéndose esperar rendimientos más bajos.
Estos desafíos de diseño, además de las predicciones de la industria que dicen que prácticamente cada diseño será un diseño de señales mixtas en un futuro no muy lejano, están ganando la atención por razones obvias.
2.3 SOP vs SOC vs MCM
En el concepto de System on Package (SOP), el paquete de chips de tamaño es el sistema. Mientras que los "sistemas" del pasado consistían en cajas voluminosas de cientos de componentes que realizaban una tarea, el concepto SOP consiste en un sistema de múltiples funciones. Estas funciones incluyen la computación, la comunicación, los consumidores y bio-médico-no una o la otra, pero todas estas funciones en un sistema de paquetes de tamaño pequeño, no mayor que el tamaño de paquete del procesador Pentium de Intel. Por lo tanto, SOP (System on Package) puede ser considerado como "el paquete como sistema". DIFERENCIAS
Entre las preguntas más frecuentes sobre la tecnología SOP es, "¿En qué difieren SOP de SOC, SIP y MCM? Los esquemas mostrados en la Figura 6 muestran los cuatro conceptos. El concepto SOC, por ejemplo, trata de integrar numerosas funciones del sistema en una plataforma de silicio, es decir, el chip. Si este chip puede ser diseñado y fabricado de forma rentable con la computación, comunicación y funciones de consumo como un procesador, memoria, gráficos, antenas, filtros, conmutadores, guías de onda ópticas y otros componentes necesarios para formar el sistema, entonces lo necesario para el paquete se comporte como un sistema será alimentación y un sistema de refrigeración.
Por lo tanto, si esto se puede realizar, SOC promete el sistema más compacto y de bajo peso capaz de ser producido en masa. Este ha sido y sigue siendo la hoja de ruta de las empresas de IC. En consecuencia, la pregunta clave es si SOC puede conducir a sistemas de productos finales rentables y completos como los teléfonos móviles de última generación, portátiles y estaciones de trabajo.
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Figura 6 Comparación entre MCM, SIP, SOC y SOP
LÍMITES FUNDAMENTALES
Los investigadores de todo el mundo, mientras consiguen grandes progresos, se están dando cuenta que la tecnología SOC en el largo plazo presenta unos límites fundamentales de computación e integración de las comunicaciones inalámbricas.
Los desafíos SOC incluyen tiempos de diseño largo, debido a las
complejidades de integración, los altos costes de fabricación de obleas, los costes de la prueba, la complejidad de procesamiento de señal mixta y flujo IP. Los altos costes de señal mixta se deben a componentes activos, pero dispares, tales como transistores bipolares y CMOS, SiGe y a semiconductores
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mixtos como InGaAs y pasivos mixtos, tales como RF, componentes ópticos y MEMS basados en osciladores RF que se deben integrar en un solo chip. SIP (System in Package)
SIP (Sistema en paquete), que se define como el apilamiento vertical de circuitos integrados similares o diferentes, en contraste con la naturaleza horizontal de SOC, esto reduce algunas de las limitaciones del silicio.
Sin embargo, si todos los circuitos integrados en la pila están limitados
al procesamiento CMOS, el producto final está limitado por las barreras celulares digitales y la integración Wireless de SOC. Sin embargo, hay beneficios claros, incluyendo el diseño más simple, la verificación del diseño y del proceso, menores tiempos de lanzamiento al mercado y flujos menores de IP.
Debido a estas ventajas, unos 30 IC y empresas de fabricación se están
preparando a lo grande para producir módulos multichip basados en SIP. REAGRUPACIÓN Good Die Bare
¿En qué se diferencian estos SIPs de los MCM? El MCM fue inventado en IBM en la década de 1970 con el único propósito de reagrupar buenos circuitos integrados directamente en un paquete de cerámica, ya que los chips no pueden ser producidos con un rendimiento aceptable en la oblea de silicio original.
Estos MCM originales son módulos horizontales o de dos dimensiones. Los nuevos MCM basados en SIP, sin embargo, son MCM verticales o tridimensionales. SIP parece venir en dos formas: una como un 3D de apilamiento de similares circuitos integrados, tales como DRAM, y el apilamiento de circuitos integrados distintos, tales como el procesador, memoria DRAM y memoria flash, diseñados para abordar las necesidades del sistema.
Si bien la tecnología de silicio es adecuada para las mejoras de densidad de transistores de un año a otro, no es una plataforma óptima para la integración de componentes ópticos y de RF.
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VARIACIÓN SOP
Se puede pensar en SIP como una variación de SOP. El SIP aquí presenta estrictamente chips de silicio interconectados, de la misma manera que los MCM, y por lo tanto esta tecnología está limitada por CMOS. ¿Pero qué pasaría si los paquetes SIP contribuyesen a los objetivos del sistema de una manera que por sí sola no puede únicamente la tecnología CMOS, tales como sistemas digitales embebidos, RF y funciones ópticas? Esta contribución es, pues, una clara evolución hacia la SOP, ya que optimiza el rendimiento del IC. Junto con las funciones de RF y óptica embebida, aporta una sinergia a los sistemas en términos de coste, rendimiento y microminiaturización.
El paradigma SOP da un paso más en la superación de deficiencias fundamentales como en la integración de SOC y SIP, que están limitados por el procesamiento CMOS.
Si bien la tecnología de silicio es idónea por las mejoras en la densidad de transistores de un año a otro, no es una plataforma óptima para la integración de componentes de RF y ópticos. PENSANDO EN LA NANOESCALA
El concepto SOP supera los límites fundamentales de SOC. La integración de IC se mueve hacia la nanoescala aumentando la resistencia del cableado, y los tiempos globales de retardo de cableado son demasiado altos para las aplicaciones informáticas.
Este retraso conduce a la latencia, que puede evitarse moviendo el cableado global desde la nanoescala en circuitos integrados a la microescala en el paquete.
Los límites de integración inalámbrica del SOC también se manejan bien por el SOP. Los componentes de RF, tales como condensadores, filtros, antenas, interruptores y de alta frecuencia y de alto factor Q como inductores, están mejor fabricados en el paquete en lugar de en el silicio.
Figura 7 Tarjeta de red
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CONDENSADOR DE DESACOPLO
Para satisfacer la necesidad de condensadores de desacoplo necesarios para suprimir el ruido de potencia esperada (asociada con circuitos de muy alto rendimiento que utilizan más de 200W/chip), una parte importante del área del chip tendría que ser dedicada solamente a condensadores de desacoplo.
Las compañías de semiconductores no se dedican al negocio de los
condensadores, que están dentro del negocio de los transistores, y los más altos factores Q reportados en el silicio son aproximadamente de 10 a 25, en contraste con 250-500 logrados en paquetes.
La optoelectrónica, que encuentra uso en la actualidad sobre todo en
los backplane y que se utiliza para interconexiones de alta velocidad en la placa, avanza en paquetes de chip a chip de alta velocidad, interconexiones de alta velocidad sustituyen al cobre. INVESTIGACIONES EN SOP
Desde que SOP tratará la integración de componentes activos y pasivos de incrustación, la investigación es un fenómeno generalizado. La integración de condensadores, inductores y resistencias está en marcha en más de 20 laboratorios de todo el mundo.
La figura 7 muestra el primer prototipo de un solo módulo de SOP, el
comunicador de Red Inteligente (INC), que incluye digital integrada, RF y funciones ópticas en un único módulo.
Investigaciones en sistemas backplane optoelectrónicos embebidos
también están puestos en marcha. El centro de Investigación de Empaques de Georgia Tech, (Figura 8) va un paso más allá para diseñar sistemas de señales mixtas, la fabricación de cableado de densidad. El PRC también integra no sólo condensadores y resistencias, también filtros, antenas y conmutadores, así como optoelectrónica de chip a chip con guías de ondas embebidas, detectores, rejillas y acopladores.
Investigaciones SOP en PRC están centradas en nueve áreas de vanguardia, digital, RF, óptica, montaje, térmicos, prueba de señal mixta y fiabilidad. El concepto SOP, creemos, será aplicado por las empresas de paquetes y, así como por las empresas de semiconductores, estas último como a nivel de oblea SOP (Figura 9).
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2.4 RF - SOP para comunicaciones Wireless
La nueva revolución industrial, a menudo llamada "tercera ola" o tecnología de la información (TI), está centrada en la fabricación. Los productos de esta revolución requerirán diferentes tecnologías de sistemas hardware: aquellos con multifunciones, como digitales, analógicos, de RF, y circuitería óptica. El diseño de RF y microondas han sido establecidos como tecnologías clave de esta revolución. La demanda creciente de mayor cantidad de datos, voz y vídeo conduce a la tecnología de RF a frecuencias cada vez más altas donde el ancho de banda para la capacidad del canal es fácil de encontrar. Este tipo de aplicaciones de alto rendimiento emergentes como las redes de comunicación personal, redes de área local inalámbricas (WLAN) y Redes RF-ópticos han definido una tendencia hacia sistemas más flexibles y reconfigurables. Imponiendo muy estrictas especificaciones nunca antes alcanzadas en términos de bajo nivel de ruido, alta linealidad, bajo consumo de energía, tamaño pequeño, peso reducido y bajo coste.
El módulo delantero RF es la base de estos sistemas, y su integración
plantea un gran desafío. La tecnología microelectrónica, desde la invención del transistor, ha revolucionado muchos aspectos de los productos electrónicos. Esta integración y la evolución de los costes ha llevado a la industria de la microelectrónica a creer que este tipo de progreso puede continuar para siempre, dando lugar a la llamada "system on chip" (SOC) para todas las aplicaciones. Pero cada vez está más claro que la producción de una solución completa para la nueva comunicación inalámbrica es todavía un sueño.
Figura 9 Fabricación de sustrato en el Georgia Tech PRC
Figura 8 Oblea experimental en el PRC
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Cuando se tiene en cuenta las características de un módulo RF
• alto rendimiento hasta la frecuencia de funcionamiento de 100 GHz • un gran número de componentes discretos de altos rendimiento • flexibilidad de diseño • la arquitectura reconfigurable • bajo consumo de energía • compacidad • personalización del producto • corto tiempo en el mercado y de bajo coste
el enfoque de sistemas (SOP) se ha convertido en el más eficaz para proporcionar una solución de integración realista, ya que se basa en la tecnología de múltiples capas usando materiales de bajo coste y alto rendimiento. Esquemas de interconexión multicapa con topología híbrida de alta densidad, así como diversas estructuras compactas pasivas, incluyendo los inductores, condensadores, y los filtros, se pueden integrar directamente en el sustrato. Por lo tanto, un módulo de alto rendimiento se puede implementar y al mismo tiempo lograr un coste y tamaño reducido.
Se ilustra a continuación el comportamiento del módulo integrado SOP de próxima generación, incluyendo
• las características del concepto de SOP para el módulo RF • los esfuerzos desarrollos de la biblioteca pasiva incrustado • y los módulos de 3D para aplicaciones inalámbricas • alto rendimiento, base orgánica, módulos multichip (MCM)
QUÉ ES RF SOP
En el futuro, la comunicación inalámbrica requerirá un mejor rendimiento, menor coste y menor tamaño del módulo RF. Para cumplir con estas especificaciones críticas, es común el uso de componentes discretos pasivos, tales como onda acústica de superficie (SAW) filtros y bobinas de empacadas. Aunque se ha realizado mucho esfuerzo en el desarrollo SOC en áreas RF utilizando tecnologías básicas de Si, SOC se considera una solución para aplicaciones limitadas, tales como Bluetooth. El reciente desarrollo de los materiales y procesos en paquetes hace que sea posible llevar el concepto de SOP al mundo de RF para satisfacer las necesidades estrictas de la comunicación inalámbrica. RF-SOP sirve "para proporcionar una solución de empaquetado completa para el módulo de RF mediante la integración de los componentes y MMIC pasivos embebidos a nivel de paquete".
Para explicar este concepto, una configuración del sistema general de
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un transmisor inalámbrico se muestra en la Figura 10.
Figura 10 Arquitectura de un transmisor RF
El módulo está compuesto de un circuito integrado monolítico de
microondas Chipset (MMIC) [amplificador de potencia (PA), un amplificador de bajo ruido de potencia (LNA), mezclador de arriba a abajo (MIX), y un oscilador controlado por voltaje (VCO)] y componentes pasivos (filtro, antena, y elementos pasivos discretos de alto Q exteriores para bloques con estrictos requisitos, tales como PA y el VCO). El enfoque RF-SOP incluye
• la sustitución de los componentes pasivos discretos por embebidos • la adición de más bloques funcionales, tales como una antena • la optimización del rendimiento del MMIC chipset mediante la sustitución
de componentes pasivos con componente pasivos de alto-Q embebidos en el chip
La figura 11 es una hoja de ruta para el enfoque RF-SOP. Es importante
tener en cuenta que la elección de elementos pasivos en el chip o fuera del chip depende de la banda de frecuencia, esquema de modulación, dispositivos disponible y la tecnología de empacado.
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Figura 11 Mapa RF - SOP
Por ejemplo, la linealidad y la eficiencia de PA determinarán la elección de un circuito on chip/off chip que corresponda. En VCO, la necesidad de un inductor de alta Q en chip se determina por la especificación de ruido de fase que está llegando a partir de un esquema de modulación. Las ventajas de RF-SOP son
• menor coste mediante el uso pasivo integrado en lugar de componentes discretos
• flexibilidad de los diseños MMIC mediante el uso de sistemas pasivos de alta Q
• minimizar la pérdida y los efectos parásitos mediante la reducción del número de interconexiones
• la reducción del tamaño del módulo mediante la adopción de chips multicapa
• facilidad de realización de módulos de RF de múltiples funciones en un solo chip
• capacidad de manejo de alta potencia mejor que en chips MMIC Sin embargo, todavía hay algunos problemas que hay que superar, como
• interferencia entre cada uno de los bloques en un chip • demasiados grados de libertad en los chips multicapa para construir
una biblioteca de diseño • restricciones de tamaño, si una antena está incluido en el chip
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3. CONCLUSIONES Los sistemas de señal mixta son de gran importancia pues aúnan las ventajas analógicas con las digitales. Este interés en estos sistemas ha producido una notable evolución en su diseño pasando por distintas metodologías VLSI, SOP, SOC. Cada uno de estos métodos de diseño tiene diferencias que les hace más adecuados para ciertas aplicaciones que otros. En aplicaciones que requieren de un módulo RF es más idóneo el diseño SOP que el SOC por ejemplo.
4. BIBLIOGRAFÍA Y/O REFERENCIAS
5. ENLACES DE INTERÉS Mixed-Signal Design Blog http://www.cadence.com/community/blogs/ms/ SoC vs SoP http://web.it.kth.se/~lrzheng/Projects/SOP_vs_SOC.pdf
