Projet ANR-14-CE26-0027 – BISCIG : Caractérisation totalement intégrée en bande G
Programme : Sciences et technologies des composants nanoélectroniques et nanophotoniques (DS0710) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Monsieur Jean-Daniel ARNOULD (Institut de Microélectronique Electromagnétisme et Photonique - LAboratoire d'Hyperfréquences et de Caractérisation)
Partenaires : Institut d'Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie; Laboratoire public; STMICROELECTRONICS (CROLLES 2) SAS
Montant : 291587.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 54 mois
Résumé : Les applications microélectroniques telles que les communications sans fil et les radars de détections demandent des débits ou des résolutions de plus en plus élevés. Dans la gamme de fréquences 140-220 GHz (bande G), de nouveaux circuits microélectroniques voient le jour mais souffrent de ne pouvoir être caractérisés complètement et de manière directe. Le projet BISCIG vise à intégrer pour la première fois deux versions de systèmes de mesure complets dont la fonction serait de pouvoir mesurer les puissances entrantes et sortantes au plus près d’un dispositif sous test (DST) en bande G. La première version du système de mesure intégré que nous proposons dans ce projet permettrait d’effectuer des mesures de puissance en fort signal (dites « load-pull ») pour caractériser des amplificateurs de puissance en bande millimétrique et submillimétrique. Les appareils externes de mesure actuels, comme les tuners commerciaux d’impédances, ne permettent pas, à cause de leurs pertes intrinsèques en bande G, et surtout des connexions entre le DST et le tuner externe, de couvrir l’ensemble des impédances du plan complexe à présenter en sortie de l’amplificateur de puissance. La deuxième version du système de mesure intégré permettrait de caractériser un DST en faible signal (« paramètres S ») avec 4 ports pour des mesures différentielles. Il n’existe actuellement pas d’appareils de mesures 4 ports permettant l’analyse en faible signal au-delà de 110 GHz. Le projet BISCIG répond donc à un besoin industriel et de recherche de caractérisation de dispositifs pour des applications nouvelles et en pleine expansion dans ces gammes de fréquences (systèmes de communication haut débit, radars, détection, imagerie).
La solution que nous avons envisagée consiste à attaquer le système de mesure intégré à l’aide d’un signal externe couvrant la bande de fréquences entre 35 et 55 GHz. Ce signal hyperfréquence est ensuite amplifié et quadruplé en fréquence afin de pouvoir couvrir la bande G dans la même technologie que le DST. Au final, les signaux que nous mesurons en sortie du wafer sont des signaux DC qui sont les images des puissances détectées en entrée et sortie du DST. La technologie choisie est fournie par STMicroelectronics, il s’agit de la BiCMOS 55 nm SiGe, extrêmement performante en bande millimétrique, aussi bien au niveau du Back End pour les circuits passifs (métaux épais) qu’au niveau du Front End pour les circuits actifs (fT/fmax=300/400 GHz). 
Les partenaires académiques travaillant en relation étroite avec l’industriel STMicroelectronics qui fournit cette technologie de pointe sont l’IMEP-LAHC, qui se chargera de la conception des systèmes de mesure, et l’IEMN qui prendra en charge la caractérisation des blocs composant le système de mesure ainsi que le système de mesure complet.