Doctoral Thesis Reading
El próximo martes, 24 de abril, a las 12:00 tendrá lugar en la Sala de Telenseñanza la defensa de la tesis doctoral de Amaya Goñi Iturri. Su trabajo lleva por título "Aportaciones al diseño, simulación, caracterización y modelado de inductores integrados sobre silicio".
Este trabajo ha sido dirigido por Antonio Hernández Ballester y Francisco Javier del Pino Suárez.
Resumen
El aumento en los últimos años de la demanda de equipos y sistemas de comunicación inalámbricos, ha lanzado a los grupos de investigación a la búsqueda de nuevas soluciones que permitan mayor integración y menor coste. Esto conduce al uso de tecnologías de circuitos integrados estándar de silicio: CMOS, BiCMOS y SiGe. Sin embargo, los componentes pasivos integrados sobre estas tecnologías representan un problema debido a su baja calidad y elevado consumo de área.
En el presente trabajo de investigación se estudia el diseño, caracterización, simulación y modelado de inductores de alta calidad integrados en la tecnología 0.35µm Silicio-Germanio de Austrian Mikro Systeme (AMS).
Tras repasar los principios de funcionamiento de un inductor y realizar un estudio de los fenómenos físicos que se dan en él, se describe el procedimiento empleado en la realización de las medidas experimentales y la metodología a seguir para eliminar los efectos parásitos que introducen las estructuras de medida que rodean el inductor. Para completar el proceso de caracterización, se desarrolla una nueva metodología de extracción del modelo equivalente del inductor a partir de los parámetros S obtenidos en las medidas.
Por otro lado se analiza en profundidad la conveniencia del uso de la herramienta de simulación electromagnética Momentum para el diseño de inductores. Tras explicar cuál es la configuración correcta, se estudian las distintas propuestas publicadas de simulación de bobinas y se establece una nueva manera que, como veremos, resulta la más apropiada.
Otra de las líneas más importantes en la investigación de inductores integrados es la búsqueda de un modelo paramétrico que pronostique el comportamiento del dispositivo sin necesidad de fabricarlo o simularlo. En esta tesis se expondrá el modelo utilizado, que incluye una novedosa caracterización del sustrato que modela con precisión las pérdidas eléctricas en el mismo.
Este modelo paramétrico se empleará para generar una herramienta de selección de inductores llamada I-MODEL. Con ella el diseñador obtiene rápidamente las dimensiones y el modelo equivalente del inductor óptimo para un valor inductivo y una frecuencia determinadas. La herramienta ha permitido el desarrollo de una librería de inductores de altas prestaciones de valores comprendidos entre 0.5nH y 5nH para las frecuencias 0.85 GHz, 1.5 GHz, 1.8 GHz, 2.4 GHz y 5.6 GHz en la tecnología 0.35 µm SiGe de AMS.
Por último, se estudian las nuevas estructuras inductivas que han ido apareciendo como alternativa a los inductores convencionales. Estudiaremos las ventajas y los inconvenientes que ofrecen los inductores apilados y tridimensionales, y la conveniencia de utilizarlos en determinadas aplicaciones.