SiGe BiCMOS Monolithic Microwave Integrated Circuit Design

Vorlesung: Dr.-Ing. Sébastien Chartier
Übung: M.Sc. Athanasios Gatzastras

M.Sc. Elektrotechnik und Informationstechnik Universität Stuttgart
M.Sc. INFOTECH (Information Technology) Universität Stuttgart

• Day 1: 17.11.2023 09:45-11:15 / 11:30-13:00 / 14:00-15:30
• Day 2: 01.12.2023 09:45-11:15 / 11:30-13:00 / 14:00-15:30
  
• Day 3: 15.12.2023 09:45-11:15 / 11:30-13:00 / 14:00-15:30
  
• Day 4: 12.01.2024 09:45-11:15 / 11:30-13:00 / 14:00-15:30
• Day 5: 26.01.2024 09:45-11:15 / 11:30-13:00 / 14:00-15:30 

Die Vorlesung/Übungen wird zu den Regelterminen als Online-Live-Veranstaltung  in Form einer Web-Konferenz mit MS Teams angeboten und Möglichkeit zur Interaktion zwischen Dozent und Studierenden gewährleistet. Ein Login zur Teilnahme an den Web-Konferenzen wird auf ILIAS zur Verfügung gestellt. Zusätzlich zu den Vorlesungsmitschnitten werden auf ILIAS/MS Teams alle Vorlesungsunterlagen als Skript und in Folienform, die Übungsaufgaben und -lösungen, sowie Beispiele vergangener Prüfungen zum Download bereitgestellt.

Die CAD Übungen werden flexibel remote, oder als Präsenzübung angeboten.

Diese Vorlesung enthält eine detaillierte Beschreibung der grundlegendsten Schaltungsarchitekturen, die für den Entwurf von analogen Front-End-Schaltungen auf Siliziumbasis (unter anderem mit SiGe HBT- und BiCMOS-Technologien), insbesondere für modernen Radaranwendungen, einschließlich Kfz-Radar geeignet sind. Nach einer Einführung in moderne Silizium-basierte Technologien und typische Front-End und Back-End-of-Line, wird ein Überblick über Radaranwendungen und Radarsystemarchitekturen gegeben. Eine detaillierte Beschreibung von Schaltungen auf Siliziumbasis, die in modernen Mikrowellen- und Millimeterwellen-Front-End für z.B. FMCW-Radaranwendungen verwendet werden, wird dann folgen. Das letzte Kapitel schließlich stellt verschiedene Themen dar wie z.B. Aufbautechnik, Packaging und Charakterisierung. Diese Vorlesung soll eine Ergänzung der Vorlesung Microwave Analog Frontend Design Teil 1 und 2. Die Vorlesung wird ab Semesterbeginn einmal im Monat in drei eintägigen Block-Vorlesungen freitags organisiert. Die ersten Übungen basieren auf üblichen Übungen im Raum, gefolgt von Hands-on Übungen mit moderner CAD-Software im ILH CAD Raum und flipped-classroom Übungen. Der Dozent behält sich vor, im Rahmen der aktuellen Vorlesung ohne besondere Ankündigung vom hier angegebenen Inhalt abzuweichen.

Part 1: Silicon-based semiconductor technologies 
1. SiGe HBT / Si CMOS / SiGe BiCMOS technologies
2. Passive components (Back-end of Line)
3. Modeling
4. CAD Tools

Part 2: Radar systems and applications
1. Radar applications
2. Brief overview of RF system architecture
3. Radar system architectures with strong focus on FMCW
4. Radar implementation using semiconductor topologies 

Part 3: SiGe HBT amplifier design
1. Narrow- and broadband amplifier circuit topologies
2. Low-Noise amplifier design
3. Power amplifier circuit architecture
4. Variage gain amplifier topologies 

Part 4: SiGe HBT Oscillators / Phased-locked loop / Synthesizers
1. PLL principle
2. Oscillator topologies
3. Frequency divider
4. Phase detector 

Part 5: Bipolar based Mixers
1. Bipolar switching principle (ECL)
2. Gilbert cell multiplier
3. Gilbert cell mixer 

Part 6: Other front-end elements
1. RF switches
2. Phase shifters
3. Attenuators
4. Power detectors
5. Filters 

Part 7: Assembly, packaging and testing
1. Assembly techniques (chip&wire, SMD, wafer-level, …)
2. Packaging technologies (QFN, LCP)