Resumen de Contribució a l'estudi de l'acoblament per substrat en circuits integrats mixtes
Xavier Aragonès Cervera
L'acoblament de soroll a través del substrat en circuits integrats mixtos és un important problema que sovint limita les prestacions de la circuiteria analògica. Les característiques d'aquest tipus d'acoblament i els factors que en determinen la importància no són ben compresos, així que calen criteris per tal de triar les millor accions per a resoldre el problema. En els darrers anys s'han proposat algunes tècniques per reduir el soroll de substrat, tot i que no hi ha una idea clara de l'abast de la seva validesa, i de les condicions que calen per a la seva eficàcia. La majoria de l'esforç de recerca que s'ha dedicat a aquest tema s'ha centrat en el desenvolupament de models, que permetin la incorporació del substrat en les eines CAD que s'utilitzen en les fases de simulació dels dissenys. Per tant, aquests resultats de recerca no contribueixen a la comprensió dels aspectes rellevants de l'acoblament.En aquesta tesi doctoral s'ha realitzat un estudi analític i experimental que ha permès determinar les característiques tecnolòiques i de disseny que faciliten l'acoblament vers la circuiteria analògica. S'ha partit d'una caracterització de l'acoblament mitjançant un simulador de dispositius, on s'ha pogut comprovar la importància d'aspectes com el tipus de substrat, la velocitat de commutació dels dispositius, les seves dimensions, o el punt de polarització. La caracterització s'ha realitzat tant per tecnologies CMOS com BiCMOS, i ha estat completada amb mesures sobre estructures de test. Posteriorment s'ha portat a terme un anàlisi de la propagació del soroll en el substrat, amb el que s'han esbrinat les característiques tecnològiques i de polartizació que determinen l'atenuació del soroll. L'anàlisis'ha realizat suposant condicions de polarització ideals, i ha permès determinar el potencial d'algunes mesures per a la minimització de l'acoblament. A continuació s'ha fet una revisió de les diverses tècniques de modelació del substrat, i utilitzant algun dels models s'han pogut realitzar simulacions circuitals per a estudiar l'acoblament en circuits de dimensions realistes, tenint en compte factors com els elements paràsits dels terminals de l'encapsulat, la influència dels pads, o l'estratègia de polarització. Aquest estudi s'ha complementat amb el disseny d'un circuit mixte de test sobre el que s'han fet mesures per a verificar els resultats obtinguts, i corroborar els mecanismes que determinen l'acoblament. La tesi s'ha completat amb una revisió de l'eficàcia d'algunes tècniques específiques per a la reducció del soroll, i amb un estudi de l'evolució en tecnologies futures tant del soroll de commutació a les línies d'alimentació, com del soroll acoblat a través del substrat.
