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FP7

MIANT Ergebnis in Kürze

Project ID: 293409
Gefördert unter: FP7-PEOPLE
Land: Bulgarien

Kleine Antennen machen Verdrahtung zwischen Chips überflüssig  

Während integrierte Schaltungen immer kleiner werden, können Antennen nicht die gleiche Entwicklung mitmachen, weil ein direkter Zusammenhang zwischen ihrer Größe und Leistung besteht. EU-Wissenschaftler schlugen wegweisende effiziente Antennendesigns vor, um Daten drahtlos von Chip zu Chip zu übertragen.
Kleine Antennen machen Verdrahtung zwischen Chips überflüssig  
Im Rahmen von MIANT (Monolithic integrated antennas) verwendeten die Wissenschaftler Teile der Schaltungen, um die Gesamtantennengröße erheblich zu reduzieren, und schlugen Möglichkeiten vor, wie Interferenzprobleme zwischen den Schaltungskomponenten überwunden werden können.

Insbesondere schlug das Team vor, die Schaltungsgrundplatten als strahlende Elemente für die integrierten Antennen zu verwenden. Hierfür schnitten sie die Schaltungsgrundplatte in Patches und nutzen sie als Antennenelektroden. Dies ermöglichte eine optimale Nutzung der Chipfläche, da die Antennen die gleiche Metallisierungsstruktur wie die Schaltungen nutzen. Die Schaltungsgrundplatte befindet sich in der oberen Metallisierungsschicht des komplementären Metall-Oxid-Halbleiters (CMOS).

Das Team kombinierte numerische und experimentelle Techniken, um einige der wichtigsten Fragen, die ein Hindernis für die erfolgreiche Integration der Antenne darstellen, anzugehen. Das Siliziumsubstrat der eingebetteten Antennen weist hohe dielektrische Verluste im Mikrowellenbereich auf. Ein hochohmiges Substrat half dabei, die dielektrischen Verluste in dem Substrat zu minimieren. Darüber hinaus verwendeten die Wissenschaftler sehr dünne Substrate, um dort, wo die Verluste auftraten, das Volumen zu reduzieren. Die Ergebnisse zeigten, dass die Integration von Antennen in sehr dünne Substrate hohe Datenraten für die Chip-zu-Chip-Verbindung mit bis zu 10 Gigabit pro Sekunde ermöglicht.

Anderer Bemühungen des Projekts widmeten sich der Schaffung eines Versuchsaufbaus zur Untersuchung von Interferenzproblemen zwischen den integrierten digitalen Schaltungen und der drahtlosen Chip-zu-Chip-Verbindung. Der Aufbau besteht aus einer On-Chip-Schlitzantenne, eingebaut in die Grundplatte des CMOS, sowie aus digitalen Schaltungen unter der Antenne. Wenn der digitale Schaltkreis arbeitet, erzeugt der Transistor ein Schaltgeräusch am Antennenport.

Allerdings war dieses Geräusch niedriger als das thermische Rauschen, wenn die Antenne bei 24 GHz arbeitet, und das Schaltsignal hat eine Frequenz von 25 MHz. Eine neue Extrapolationsformel schätzt die Frequenz, ab der das Schaltrauschen unterhalb des thermische Rauschens liegt.

Außer für digitale Systemen wird diese Studie zu integrierten Antennen auch weitreichende Auswirkungen für effiziente Sensoren haben.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

drahtlos, Antennen, Schaltungen, MIANT, integrierte Antennen, Grundflächen, Chip-zu-Chip 
Datensatznummer: 175019 / Zuletzt geändert am: 2016-07-12
Bereich: IT, Telekommunikation