Jahresbericht 2009 - IMMS Institut für Mikroelektronik

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Die von der X-FAB bereitgestellten Baublöcke in verschiedenen
Technologien und deren detaillierte Daten
bilden einen guten Ausgangspunkt für das Design
einer kundenspezifischen Lösung nicht nur im HF-Bereich.
MESSUNG VON HF-ZELLEN
Ein Funktransceiver kann in folgende Blöcke aufgeteilt
werden, von denen jeder seine Spezifik aufweist:
• LNAs
• Mischer
• Quarz-Oszillatoren
• VCOs
• Taktteiler
• PLLs
• Endstufen
• Basisbandverarbeitung
Für jede Art von HF-Zelle ist eine angepasste Messkonfiguration
erforderlich und der entsprechende
Messablauf muss implementiert werden. Gerade
hier ist mit modularen Testsystemen eine deutliche
Vereinheitlichung sowie Vereinfachung des Messprogramms
und des Datenmanagements zu erreichen.
Für einen testgerechten Schaltungsentwurf (Design for
Test) ist es wichtig, dass alle Layoutvarianten einem
definierten Standard entsprechen, der die Lage der
HF- und Masse-Pins festlegt. Damit wird es möglich,
auf ein und derselben Hardwareplattform alle HF-
Zellen messtechnisch zu behandeln. Dieses Standard-
Layout erlaubt die Evaluierung von LNAs, Mischern,
VCOs/PLLs bis hin zu PAs (siehe Abbildung 1).
Dadurch schafft man auch ein einheitlich definiertes
Interface zur Messtechnik. Aktuelle Projekte
adressieren den Frequenzbereich von 900 MHz und
2,4 GHz. Zukünftige Entwicklungen werden im Bereich
zwischen 5 und 10 GHz liegen, was wiederum
neue Anforderungen an die Messumgebung stellt.
Jahresbericht 2009 I HF-Zellen
Abbildung 1: Evaluation Board für VCOs und LNAs mit SMD
Fassung für SOIC-16 Gehäuse
Die am IMMS eingesetzten PXI-Testsysteme wurden mit
den entsprechenden Steckkarten ausgerüstet, um diese
Anforderungen zu erfüllen. Außerdem kosten diese
nur den Bruchteil eines kompletten externen Messgerätes
und sparen zusätzlich Platz und Energie.
Entsprechend der Spezifikation wurden die folgenden
Arten von Messungen implementiert:
• S-Parameter Messungen
• Spektralanalyse
• Rauschmessungen
• Transiente Messungen
• Großsignalmessungen
• DC-Messungen
Speziell bei den DC-Messungen bestand für das
IMMS die Herausforderung darin, Standby-Ströme bis
in den nA-Bereich reproduzierbar zu messen. Auch
die spektrale Reinheit der Stromversorgung ist ein
sehr kritischer Parameter bei PLL- und VCO-Messungen.
Die oben aufgeführten Messungsarten wurden
sowohl single-ended als auch differentiell durchgeführt.
Dabei sind Messungen differentieller symmetrischer
HF-Parameter nur mit externer Hardware
und/oder entsprechenden Softwaremodulen möglich.
Auch wurden die verschiedenen Messungen on-wafer
aber auch auf Leiterplatten implementiert. Dabei wird
bei einer on-wafer Messung anstelle des Evaluationboards
eine Probecard oder eine Anordnung aus HF-
und DC-Nadeln benötigt (siehe Abbildung 2).