Aktive Millimeterwellen On-Wafer Messspitze

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dietmar Kissinger; Professor Dr.-Ing. Thomas Zwick
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 446397162

Zur Charakterisierung von MMICs (Millimeter Wave Integrated Circuits) ist ein aufwendiger und kostspieliger Messaufbau notwendig, der im Wesentlichen aus einem Netzwerkanalysator, Frequenzerweiterungsmodulen und On-Wafer-Messspitzen besteht. Sowohl der Hohlleiter, der die On-Wafer Messspitze mit dem Frequenzerweiterungsmodul verbindet, als auch das Frequenzerweiterungsmodul selbst sind signifikant begrenzende Faktoren für den erreichbaren Frequenzbereich. Deshalb verlangt eine vollständige Charakterisierung eines sehr breitbandigen modernen MMIC mehrere Messungen mit verschiedenen Frequenzerweiterungsmodulen und HF-Messspitzen für die verschiedenen Frequenzbereiche. Dazu verhindern die großen Abmessungen einen Einsatz vieler Frequenzerweiterungsmodule in größeren Probe-Karten. Dies limitiert die Entwicklung schneller und kostengünstiger Verifikationsmethoden für moderne mehrkanalige Radar- und Kommunikations-Transceiver.In ActiOnPro sollen neue Architekturen und Methoden für Millimeterwellen-On-Wafer-Messungen erforscht werden, bei denen mehrere Frequenzerweiterungsmodule zusammen mit Multiplexern in On-Wafer-Probes integriert werden. Die neue Architektur hat folgende Vorteile:- Ultra-breitbandig von DC bis zu mehreren 100 GHz- Keine Begrenzung der instantanen Bandbreite durch Hohlleiterbänder- Sehr kompakte Abmessungen ermöglichen eine Integration in Probe-Karten oder einfach mehr Flexibilität auf der Probe-Station.Eine sehr interessante Anwendung der neuen Architektur ist eine nachhaltige und kostengünstige Erweiterung vorhandener DC-110 GHz Breitbandnetzwerkanalysatorsysteme auf DC-220 GHz. In ActiOnPro wird die Machbarkeit des neuen Konzepts erforscht und ein erster Demonstrator dieser DC-220 GHz Lösung realisiert.In der neuesten IHP BiCMOS Technologie werden Schaltkreise für Frequenzerweiterungsmodule basierend auf Frequenzmultiplizierern, Mischern, Verstärkern und Kopplern zwischen 110 GHz und 220 GHz entworfen. Diese Frequenzerweiterungsmodule werden in eine Probe montiert und alle mit derselben Probe-Spitze über einen Multiplexer verbunden. Zusätzlich verbindet der Multiplexer Signale von DC bis 110 GHz direkt mit dem Frequenzerweiterungsmodul des kommerziellen Netzwerkanalysators über einem 1mm Koax-Stecker. Ein neuartiger ultra-breitbandiger Stecker basierend auf Koplanarleitungen wird ein Austauschen der Messspitzen erlauben und damit der unterschiedlichen Lebensdauer der Spitze im Vergleich zur restlichen Probe Rechnung tragen. Zur Optimierung der genauen Systemarchitektur wird parallel zu den Designs eine Systemstudie durchgeführt abhängig von der Zahl der Frequenzbänder, der Chipfläche, IC Performanz und der Einfügedämpfung der Multiplexer. ActiOnPro wird die Integration aller Funktionalitäten in das Probe-Gehäuse ermöglichen und in einer kompakten, vollintegrierten ultra-breitbandigen On-Wafer-Messspitze mit integrierten Frequenzerweiterungsmodulen resultieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen