Väitös mikro- ja nanotekniikan alalta, TkL Mikko Kärkkäinen
Tekniikan lisensiaatti Mikko Kärkkäinen väittelee Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa torstaina 18.9.2014. Väitöksen otsikko on "Design and characterization of monolithic millimeter-wave integrated circuits for receiver front-ends" (suomeksi Mikropiirien suunnittelu ja karakterisointi millimetriaaltoalueen radiovastaanottimiin).
Millimetriaaltoalueen mikropiirien suunnittelua tietoliikennesovelluksiin sekä ilmakehän tutkimukseen liittyviin satelliitteihin
Radiospektrin millimetriaaltoalue ulottuu 30 GHz:stä aina 300 GHz:iin. Tällä taajuusalueella on useita erilaisia sovelluksia liittyen mm. tutkiin ja tietoliikenteeseen. Monissa näistä sovelluksista esiintyy tarvetta vähäkohinaiselle vastaanottimelle, jonka avulla suorituskykyä voidaan parantaa. Nykyään monet mikroelektroniikkateknologiat tarjoavat mahdollisuuksia vähäkohinaisten vahvistimien suunnitteluun hyvin suurille taajuuksille ja siten voidaan saavuttaa entistä parempi suorituskyky.
Tässä väitöskirjassa esitellään muutamia metelmiä ja piirirakenteita erilaisten millimetriaaltoalueen vastaanottimien mikropiirien suunnittelemiseksi. Pii-piirien suunnittelun alkuvaiheessa oli tarvetta transistorin mallintamiselle n. 60 GHz:n taajuusalueella ja vastaavasti GaAs PHEMT –transistorille ei alun perin ollut kohinamallia saatavilla. Tämän vuoksi työssä käsitelläänkin transistorin piensignaali- ja kohinamallinnusta V-alueella (50-75 GHz). Lisäksi esitellään muutamista suunnitelluista ja toteutetuista mikropiireistä saatuja mittaustuloksia. Näitä mikropiirejä on valmistutettu niin pii- kuin yhdistepuolijjohdeteknologioilla. Pii-piirit on toteutettu 65 nm:n CMOS-teknologialla ja yhdistepuolijohdepiirit usean eri viivanleveyden (150-50 nm) pseudo- ja metamorfisella GaAs HEMT -teknologioilla.
Näitä menetelmiä ja mikropiirejä voidaan käyttää eri sovelluksissa. Suunnittelun lähtökohta ja painopiste on 60 GHz:n tietoliikennesovelluksissa sekä 94-183 GHz:n taajuuksilla ilmakehän tutkimukseen liittyvissä satelliitti-instrumenteissa.
Vastaväittelijä on HDR Didier Belot (STMicroelectronics, Ranska) ja valvoja professori Kari Halonen Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulun mikro- ja nanotekniikan laitokselta.
Lisätietoja:
Väitöstiedote (pdf)
Väitöskirjan verkko-osoite (otalib.aalto.fi)