Nieke Roos
19 February

Imec heeft twee analoog-naar-digitaalconverters ontwikkeld op basis van ringversterking. De ene is een compacte, hooglineaire 3,2 GS/s rf-sampling adc. Met een ultralaag verbruik van 61,3 mW en ondersteuning voor meerdere banden en massive mimo biedt deze component sleutelfeatures voor toekomstige 5g-basisstations. De andere adc is instelbaar van 6 tot 600 MS/s en gericht op mobiele handsets.

Ringversterking combineert snelheid en vermogensefficiëntie in een geschaalde finfettechnologie. Deze nieuwe topologie laat grote capacitieve belastingen zich snel en nauwkeurig instellen bij bijna maximale spanningsschommelingen in een laag voedingsvoltage. Gekoppeld aan een nieuwe eventgestuurde timingcontrole in een gepijplijnde architectuur geeft dit volledig dynamisch werkende adc’s met actieve blokken die slechts energie verbruiken proportioneel aan de kloksnelheid.

‘De industrie is al even op zoek naar een multifunctionele versterkertopologie die goed werkt in cmos op nanoschaal en tegelijk heel breed toepasbaar is’, verklaart Benjamin Hershberg, hoofdsysteemarchitect bij Imec. ‘Ons onderzoek naar volwassen ringamp-technologie is niet alleen bruikbaar voor een nieuwe generatie van adc’s, maar biedt ook een meer algemene oplossing voor die zoektocht.’

De huidige basisbandradio’s maken typisch gebruik van een zero-if-architectuur. Zij kunnen alleen in meerdere banden werken door meerdere transceivers te implementeren, maar dat kost meer ruimte en meer vermogen. Voor mimo komen daar nog een aantal grote antennearrays bij, opgebouwd uit een groot aantal energieverslindende discrete zendontvangers.

Dutch System Architecting Conference

Met 61,3 mW verstookt de 3,2 GS/s rf-sampling adc van Imec een factor tien minder dan state-of-the-art technologie. Daarnaast heeft hij een hoge gevoeligheid en lineariteit, met een signaal-ruis-vervormingsverhouding van 61,7 dB en een spurious free dynamic range van 73,3 dB. De component wordt geproduceerd in 16 nm cmos en het actieve gebied neemt slechts 0,194 mm2 in beslag.

De instelbare adc voor mobiele handsets komt tot 9,7 effectieve bits bij 12 fJ per conversiestap. De component biedt een energiezuinig alternatief voor meerkanaals successive approximation register-architecturen (sar), zonder de overhead van interleave-kalibratie. Door zijn instelbaarheid ondersteunt hij een grote verscheidenheid aan standaarden voor draadloze communicatie en kanaalbreedtes.