Design and implementation of a low noise amplifier operating in the 7-8.4 GHz frequency band for 5G/6G applications using a 22 nm CMOS FD-SOI process

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει τη σχεδίαση και την υλοποίηση ενός ενισχυτή χαμηλού θορύβου που λειτουργεί στη ζώνη συχνοτήτων 7 − 8.4GHz, με στόχο εφαρμογές ασύρματης επικοινωνίας 5ης και 6ης γενιάς (5G και 6G). Ο ενισχυτής σχεδιάστηκε χρησιμοποιώντας το PDK της τεχνολογίας 22 nm CMOS FD-SOI της GlobalFoundries, η οποία υπόσχεται υψηλή απόδοση με μειωμένη κατανάλωση ισχύος. Η διαδικασία σχεδίασης περιλάμβανε τη σχεδίαση σε επίπεδο σχηματικού, τη φυσική σχεδίαση της διάταξης (layout) και την επαλήθευση της ορθής λειτουργίας με προσομοιώσεις μετά τη φυσική σχεδίαση (post-layout simulations). Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στην ακριβή μοντελοποίηση παθητικών στοιχείων και παρασιτικών φαινομένων. Για παράδειγμα, μοντελοποιήθηκαν πηνία, μετασχηματιστες, bondwires και pads, μέσω ηλεκτρομαγνητικών προσομοιώσεων. Η ροή της σχεδίασης παρουσιάζεται και συνοδεύεται από θεωρητικό υπόβαθρο, αποτελέσματα προσομοιώσεων και σχόλια για την απόδοση, με στόχο το κείμενο αυτό να αποτελέσει ένα πρακτικό εγχειρίδιο για μελλοντικούς φοιτητές που ασχολούνται με τον σχεδιασμό ενισχυτών χαμηλού θορύβου σε τεχνολογίες CMOS. Η εργασία γράφτηκε στα Αγγλικά με στόχο να μπορεί να αξιοποιηθεί από μεγαλύτερο κοινό. Εκτεταμένη περίληψή της στα Ελληνικά παρατίθεται στη συνέχεια.