Σχεδίαση και Υλοποίηση Low Voltage Differential Signaling(LVDS) Driver και Receiver σε τεχνολογία BiCMOS 90nm

Abstract

Η παρούσα διπλωματική πραγματεύεται την σχεδίαση, την προσομοίωση και εν τέλει την κατασκευή μίας ολοκληρωμένης Low Voltage Differential Signaling (LVDS) διεπαφής (interface) που αποτελείται από έναν Πομπό (Driver) και έναν Δέκτη (Receiver). Το συγκεκριμένο κύκλωμα πρόκειται να χρησιμοποιηθεί ως μέρος μίας ευρύτερης διε- παφής που επιτρέπει την επικοινωνία μεταξύ πλακετών (chip) ψηφιακής λογικής σε πολύ υψηλές ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων. Μία τέτοια διεπαφή κατέχει σημαντικό ρόλο σε διάφορες τηλεπικοινωνιακές εφαρμογές. Η εκπόνηση της παρούσας εργασίας κατέστη εφικτή χάρη στην Infineon Techno- logies AG η οποία και παρείχε την τεχνολογία B12HFC 90nm SiGe BiCMOS στην οποία σχεδιάστηκε το κύκλωμα της διεπαφής. Στόχος της εργασίας τέθηκε, η επίτευ- ξη ρυθμού μετάδοσης δεδομένων της τάξεως των 14 GHz, ταχύτητα η οποία δεν είχε επιτευχθεί σε κάποια άλλη χρησιμοποιούμενη τεχνολογία στην βιβλιογραφία. Αρχι- κά μελετήθηκε η βιβλιογραφία και επιλέχθησαν ορισμένες αρχιτεκτονικές οι οποίες είχαν επιτύχει υψηλές ταχύτητες σε διάφορες τεχνολογίες υλοποίησης. Προτιμήθη- κε η υλοποίηση των προτεινόμενων αρχιτεκτονικων όπου ήταν δυνατόν,σε τεχνολογία BiCMOS έναντι της CMOS λόγω της υπεροχής της πρώτης στο φάσμα των υψηλών συχνοτήτων. Αφού πραγματοποιήθηκε η σχεδίαση του κυκλώματος με στοιχεία της βιβλιοθήκης B12HFC και εφόσον το κύκλωμα τηρούσε τις προδιαγραφές που τέθηκαν, ακολούθησε η κατασκευή του LVDS interface σε επίπεδο Layout. Στο τελικό κύκλωμα το οποίο θα σταλεί για κατασκεύη έχουν προστεθεί επίσης επαφές σύνδεσης pads, τα οποία εξασφαλίζουν την επικοινωνία της πλακέτας με το εξωτερικό περιβάλλον. Στις προσομοιώσεις λήφθησαν υπ ́όψιν και οι επαφές σύνδεσης, με σκοπό να διαπιστωθεί το ποσό της επίδρασής τους στην λειτουργία του κυκλώματος. Τέλος, τα αποτελέσματα της προσομοίωσης που εξήχθησαν παρουσιάζονται στα τελευταία κεφάλαια. Η διαδικασία σχεδίασης ολοκληρώθηκε επιτυχώς και έφτασε μέχρι την εξαγωγή tape-out, όπου και το σχέδιο στάλθηκε σε εργοστάσιο για να υλοποιηθεί η κατασκευή του. Επιπροσθέτως, για να καταστεί εφικτή η εξοικείωση με τα εργαλεία και τις τεχνικές που επιτρέπουν την σχεδίαση επικοινωνιακών συστημάτων σε μεγαλύτερη κλίμακα θα γίνει μια σύντομη αναφορά στον τρόπο με τον οποίο το SystemVue μπορεί να προσο- μοιώσει την λειτουργία μίας επικοινωνιακής αλυσίδας. Στα πλαίσιο αύτο διερευνήθηκε κατά πόσο το περιβάλλον του SystemVue παρουσιάζει πρόσφορο έδαφος για την πε- ραιτέρω ανάπτυξη των επιθυμητών εφαρμογών.