AMS/RF design for reliability methodology : a reliable RF front-end design

• Auteur / Autrice : Pietro Maris Ferreira
• Direction : Jean-François Naviner, Hervé Petit
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique et communications
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris, Télécom ParisTech

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fiabilité

MOS complémentaires

MOS (électronique)

Résumé

Le développement des technologies CMOS à l'échelle nanométrique a fait émerger de nombreux défis sur le rendement et la fiabilité des composants. Les prochaines générations de circuits AMS et RF souffriront d'une augmentation du taux de défaillance durant le temps d'opération. Dans ce travail de thèse, nous proposons une nouvelle approche pour la conception d'un frontal RF en CMOS 65 nm. L'objectif principal de ce travail est d'améliorer la conception de circuits du frontal RF basée sur la recherche des nouveaux compromis imposés par la variabilité du transistor et la dégradation par vieillissement. Ce travail de thèse propose un nouveau flot de conception des circuits fiables en s'appuyant sur la conception d'un frontal radio. Le frontal RF utilise une architecture à conversion directe. Il est composé de trois principaux blocs : le BLIXER, regroupant un balun, un amplificateur large bande à faible bruit et un mélangeur I-Q; l'oscillateur contrôlé numériquement (DCO), et l'amplificateur de gain programmable (PGA) avec le filtre passe-bas. Nous avons mis en œuvre des circuits fiabilisés pour le cas d'étude du frontal radio dans une approche bottom-up et top-down. Ainsi, nous avons pu lier les étapes de la conception dans une méthode générale qui est la proposition d'un nouveau flot de conception des circuits fiables. Par la démonstration des compromis imposés par le vieillissement et la variabilité des composants en CMOS 65 nm, nous sommes capables de prédire les tendances dans les technologies à venir et nous mettons en évidence le besoin d'un flot de conception des circuits AMS/RF qui prenne en compte les dégradations des performances par le vieillissement et la variabilité.

In this work, we have been motivated to innovate in RF front-end design. New analysis and synthesis methodologies have been proposed including the variability and the ageing degradation in the center of the design trade-off. Moreover, the variability and the ageing degradation criteria have motivated us to propose changes in the classical design methodology with aim of a variability-aware and ageing-aware synthesis. Thus, the main objective of this work has been to improve the design of AMS/RF front-end circuits based on the investigation of a new trade-off imposed by transistor variability and ageing degradation. Aiming the proposition of both agents of characteristics variation as design criteria, we have designed a reliable RF front-end. Therefore, our major objective has been successfully achieved; while improving the design of AMS/RF front-end circuits based on the investigation of new trade-offs imposed by transistor variability and ageing. Finally, we could point some research perspectives in: new analysis tools, new design models, and new synthesis methods; linking variability and ageing.