Antenas inalámbricas pequeñas para eliminar el cableado entre chips
En el marco del proyecto MIANT (Monolithic integrated antennas), estos científicos emplearon partes de los circuitos para reducir notablemente el tamaño total de la antena y propusieron formas de solventar los problemas de interferencias entre componentes de los circuitos. En concreto, este equipo propuso el empleo de los planos de tierra del circuito como elementos irradiadores para las antenas integradas. Para lograrlo subdividieron el plano de suministro de tierra de la circuitería en «parcelas» y las usaron como electrodos de antena. De esta forma se logró un aprovechamiento óptimo del área del chip, gracias a que las antenas compartían la estructura de metalización con los circuitos. El plano de tierra del circuito se fabrica en la capa superior de metalización del proceso de CMOS (metal-óxido-semiconductor complementario). El equipo combinó técnicas matemáticas y experimentales para abordar varios aspectos clave que dificultan la integración de la antena. El sustrato de silicio de las antenas incorporadas presenta pérdidas dieléctricas elevadas en el rango de las microondas. Un sustrato con elevada resistividad contribuyó a reducir las pérdidas dieléctricas en el sustrato. Además, los científicos usaron sustratos muy delgados para reducir el volumen allí donde se producen las pérdidas. Los resultados demostraron que la integración de la antena en sustratos muy delgados posibilita tasas elevadas de transmisión inalámbrica de datos de chip a chip, de hasta 10 Gbps. Otra línea de trabajo se dedicó a establecer una instalación experimental para investigar problemas de interferencias entre los circuitos integrados digitales y el enlace inalámbrico chip a chip. Dicha instalación consiste en una antena ranurada sobre chip que va integrada en el plano de suministro de tierra CMOS y circuitos digitales bajo la antena. Cuando opera el circuito digital, el transistor emite ruido de conmutación en el puerto de la antena. No obstante, se determinó que dicho ruido es inferior al ruido térmico cuando la antena funciona a 24 GHz y la señal conmutada tiene una frecuencia de 25 MHz. Con una nueva fórmula de extrapolación se estima la frecuencia a la que el ruido de conmutación es inferior al ruido térmico. Además de los beneficios que aporta a los sistemas digitales, este estudio sobre las antenas integradas influirá en la eficacia de los sensores destinados a recopilar datos.
Palabras clave
Inalámbrico, antenas, circuitos, MIANT, antenas integradas, planos de tierra, chip a chip
