Analoge und Mixed-Signal-Funkchips
Das Barkhausen Institut (BI) entwickelt analoge und Mixed-Signal Funkchips als Grundlage für innovative und vertrauenswürdige Hardwarelösungen. Die Forschungsgruppe RF Design Enablement begleitet den gesamten Prozess – von der Schaltungsentwicklung über hochfrequenzoptimiertes Antennendesign bis hin zur physischen Realisierung (Layout-Erstellung) mit modernsten Halbleitertechnologien im Mikroelektronik-Cluster Silicon Saxony. Das Co-Design von Chipgehäusen und Leiterplatten (Package- und PCB-Design) ist präzise auf die anspruchsvollen Anforderungen analoger Hochfrequenz-Anwendungen abgestimmt.
Nach der Fertigung erfolgen in den BI-Laboren umfassende Funktionstests, Charakterisierungen und Systemevaluierungen. Diese ermöglichen es, die Signalintegrität und die Interoperabilität einzelner Komponenten bereits vor der Integration ins Gesamtsystem detailliert zu analysieren – was potentielle Fehlerquellen minimiert und die Entwicklungsqualität steigert.
Die am BI entwickelten analogen und Mixed-Signal Funkchips kommen überall dort zum Einsatz, wo hochpräzise Signalverarbeitung und höchste Zuverlässigkeit gefragt sind – etwa in sicherheitskritischer Kommunikation, anspruchsvoller Sensorik und industrieller Automatisierung.
Neben der Schaltungsentwicklung und Fertigung steht bei den analogen BI-Chips ein ganzheitliches Verständnis der Signalverarbeitung im Gesamtsystem im Mittelpunkt. Modernste Systemsimulationen und parametrische Tests ermöglichen es, komplexe Wechselwirkungen im analogen und Mixed-Signal-Design frühzeitig zu erkennen und gezielt zu optimieren. Dadurch wird eine hohe Zuverlässigkeit und Präzision der Chips gewährleistet – Eigenschaften, die in sicherheitskritischen Anwendungen unverzichtbar sind.
Wesentliche Merkmale der analogen Chips am Barkhausen Institut:
- Hochfrequenzoptimiertes Mixed-Signal-Design inkl. innovativen Antennenkonzepten
- Ganzheitliche Systemsimulationen für präzise Fehlererkennung und -optimierung
- Fertigung in modernsten Halbleitertechnologien im Silicon Saxony-Cluster
- Maßgeschneiderte Gehäusepakete und Leiterplatten für optimale Hochfrequenzkommunikation
- Umfangreiche Charakterisierung und Funktionsmessungen im hauseigenen Labor
- Entwicklung von Chips für spezialisierte Anwendungen wie Joint Communications & Sensing sowie Computertomographie
- Einsatz in sicherheitskritischer Kommunikation, komplexer Sensorik und Industrieautomation
- Enge Verzahnung von Hochfrequenz-/Analog-Designs mit digitalen Plattformchips für synergetische Lösungen
Tapeouts der analogen und Mixed-Signal Funkchips am Barkhausen Institut
TPO1 (2020)
- Erste Grundbausteine
- Einrichtung des Design-Flows
- LNA, VCO, PA, Transformatorblöcke bei 26 und 60 GHz
TPO2 (2021)
- Zweite Generation von Grundbausteinen
- On-Chip De-Embedding Strukturen
- VCOs, Power Detector, LNAs, passive Strukturen bei 26 und 60 GHz
TPO3 (2022)
- Rekonfigurierbare LNAs für 6G Anwendungen
- Aktiver RFID Tag bei 60 GHz
- On-Chip Antenne bei 60 GHz
TPO4 (2023)
- Vollständige Sender und Empfangsblöcke bei 26 GHz
- PAs und LNAs bei 26, 60 und 77 GHz
- Elektrisch symmetrischer Duplexer für Full-Duplex Anwendungen im FR2 Band
TPO5 (2024)
- Grundbausteine für Computertomographieanwendungen
- OOK-Sender bei 60 GHz
- Mixer-First Empfänger bei 60 GHz
TPO6 (2024)
- JTAG Schnittstelle
- Full-Duplex Transceiver bei 26 GHz
- IQ-Empfänger bei 26 GHz
- Mixer-First Empfänger bei 26 GHz
TPO7 (2025, geplant)
- Dual-Band Mixer-First Empfänger bei 60/77 GHz
- Full-Duplex Transceiver mit Selbstinterferenzunterdrückung (SIC) bei 26 GHz
- Adaptiver Sender und Empfänger für FR3 Bänder
TPO8 (2026, geplant)
- Integration eines Third-Party DAC/ADC in bestehenden RF-Transceiver im FR3-Band
- Machbarkeitsstudie zur Integration einer vollständigen Basisbandlösung in Masur‑Chips
- Full-Duplex Transceiver mit RF/Analog SIC bei 26 GHz
- IQ-Transceiver bei 26 GHz