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1、高频混合讯号积体电路的应用及设计趋势ApplicationandDesignTrendonHighFrequencyMixedmodeICDesign刖H随著通讯、消费性电了产品及电脑应用的多元化，混合讯号积体电路的应用及设计趋势也随之复杂化.除了要考虑以往的电路技术层面的问题，也随著先进制程的演变，设计流程所要解决的困难也增加了许多.此篇文章将目前业界研发高频混合讯号积体电路所面临的问题，及未来可能的解决方法与读者进行讨论.期待能藉由抛砖引玉的方式，让更多的产业先进了解相关的问题.产品及应用的趋势科技的进步除了带来生活的便利Z外，以往的通讯、
2、娱乐及资讯取得的方式也产生很大的变革.通讯及网路的便捷让人们乐於分享多媒体资讯•此外，资讯的取得与分厚也随著移动的需求转而无线化及宽频化•使用者对於多媒体资讯的品质需求也激发高速及高容量的产品走向.综观以上的变化,积体电路产品的应用趋势可分为下列的三大方向通讯(Communication)WLANDigitalCellularPhone/Wi-FiPhoneModem/RemoteAccess消费性电了(Consumer)DigitalCamera/VideoDVDDigitalTV/HDTV电脑(Computer)PortablePCLive
3、Plug-inPeripheral此外因应消费者的需求及系统技术的变化,IEEE也制定了许多不同的无线通讯的规格.从低传输速率到高传输速率分别有不同的规格规范，并且在不同的传输距离Z下系统的要求也有相异•细部的区分如下图所示.传输跖离与转输速率的不同的无线通讯规格制程变化及技术需求随著使用者的需求,混合讯号积体电路的技术需求也随Z改变.除了无线射频技术及高速类比/数位、数位/类比转换器技术之外，高音质的处理IC(AudioCodec),高速资料连接介面(USB2.0,STAT,PCIexpress..)^至电源供应管理，及显示器驱动(LCDdr
4、iver)技术等等，都进一步地整合在积体电路屮.制程的进步使得许多的积体电路能以更低的价格及成木讲入市场•此外，复杂的深次微米(deep-submicron)制稈,也增加了电路设计上的困难.闸极氧化层的厚度在0.13um的制程己经接近2奈米(nm),崩溃电Fk(breakdownvoltage)P<
5、此降低许多,所以类比电路的操作区碱也受到限制.为了要提供类比电路更多的选择及设计的空间,0.1Sum以后的制稈大多有提供电晶体不同的临限电压(Thresholdvoltage)元件,因此增加了许多额外的布植制程(Implantation),7L件参
6、数飘移的区间也比以往增加了许多.深次微米制程所使用的高/低介电质材料(High/LowK)也使得晶片在经过机化学抛光(CMP)Zfi,元件的变^(Variation)范围变得更宽，元件的一致性也血临挑战.综合以上的因索，电路设计需要更严格地考虑元件差异性(mismatch),才能充份反应制程的影响.复杂的制程除了增加了设计的因难度外，随著电晶体的通道长度(channellength)变短,电晶体的闪烁杂讯(flicknoise)也随之增加，许多类比电路为了要降低此杂讯，只好增加电晶体的通道长度，因此，为了达到相同的频寛,设计者必须以增加功耗而做
7、为代价.此外，为了降低数位电路的功耗及增加积集度，闸极氧化层(gateoxide)的厚度也愈来愈小,类比电路的操作区域也相对受到限制,设计者为了要提供更多的操作区间，常常将电压超限使用(overdrive),随后而來的便是电路可靠度(reliability)的问题.备种类比/数位转换器的速度与解析度比较高频混合积体电路的技术挑战混合积体电路的操作频率随著产品的需求愈来愈高，电晶体的高频模型(Highfrequencymodel)不再只是射频积体电路的专利，许多的高速串联界面(SATA,Serdes,PCIexpress..)＜路也需要使用高频模
8、型以反应电路真实的操作状态.以现阶段的高频模型共至需要重现50GHz以上频率的行为.混合积体电路屮除了主动元件外还有许多重要的高频被动元件，例如电阻、电容、电感、变容器(Vamctor)、变压^(transformer/balun)^等..，都需要精准的高频模型，对於高频元件的模型的要求变得更多.电感的高频等效电路考虑电路Z间的连接线(interconnection)^讯号的传送,在高频电路屮除了以往考虑的电阻/电容效应Z外，要为得到更精确的行为,还要考虑电感的效应，在电路设计的时候，连接线(interconnection)的高频模型必须要一并
9、考量,才能准确模拟电路的行为.此外，积集度愈高，积体电路屮耦合(co叩ling)的杂讯对电路的影响也必须深入研究.半导体基板对於杂讯的抑制通常是使用N
