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5G-Building-Blocks mit extrem niedriger Leistungsaufnahme

| Redakteur: Michael Eckstein

IMEC, belgisches Forschungsinstitut für Nanoelektronik und Digitaltechnologien, hat zwei Designmodule für 5G-Applikationen mit extrem niedrigem Stromverbrauch entwickelt. Sie adressieren drahtlose Festnetzzugänge und die Versorgung von 5G-Basistationen.

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Building-Blocks vereinfachen das Design von 5G-Zugangslösungen.
Building-Blocks vereinfachen das Design von 5G-Zugangslösungen.
(Bild: IMEC)

Die erste Lösung ist ein „Successive Approximation Analog-to-Digital Converter“ (SAR ADC) für Endkundengeräte wie Smartphones. Der Konverter ist für den Betrieb in Frequenzbändern unterhalb von 6 GHz vorgesehen. Der zweite Building-Block ist ein 60-GHz-Front-End mit Hochfrequenz-Phasenverschiebung und integriertem Sende-/Empfangs-Switching. Diese Lösung zielt auf drahtlose 5G-Festnetzzugänge (Fixed Wireless Access, FWA) und die Versorgung kleiner 5G-Funkzellen.

Der SAR ADC soll im 16-nm-CMOS-Prozess gefertigt werden. Er soll in der Lage sein, bis zu 300 Megasamples pro Sekunde (MS/s) zu verarbeiten. Sein Kernbereich misst lediglich 350 x 325 Quadratmikrometer und hat eine dynamische Leistungsaufnahme von 3,6 mW bei 300 MS/s. Bei 204 MS/s erreicht der Block einen Niederfrequenz-Signal-Rausch-Abstand (SNDR) von 70,2 dB.

Beamforming ohne Kalibrierung

Das 60-GHz-Funk-Front-End bietet achtfaches Hochfrequenz-Beamforming. Eine Kalibrierung ist nach Angaben des Instituts nicht erforderlich. Damit eignet es sich für eine große Anzahl von Antennen – ideal für FWA und die Versorgung von Basisstationen moderner Mobilfunktechniken wie 5G. Mit der auf dem Chip integrierten Switching-Einheit lässt sich ein angeschlossenes Antennen-Array sowohl für den Empfang als auch zum Senden von Daten verwenden. Der 9,6 Quadratmillimeter kleine Chip wird im 28-nm-CMOS-Prozess gefertigt und nimmt bei einer Versorgungsspannung von 0,9 V im Empfangsmodus 231 mW, im Sendemodus 508 mW Leistung auf.

Unternehmen können die IP für die Building-Blocks lizensieren. Alternativ sind die Lösungen für Firmen verfügbar, die sich dem Industrie-Partnerprogramm von IMEC anschließen. Das 5G-Portfolio von IMEC umfasst Analog-Digital-Konverter, rekonfigurierbare und rauscharme Frequenz-Synthesizer, phasengesteuerte Millimeterwellen-Array-Transceiver, Antennenmodule und andere Building-Blocks. Die meisten dieser Komponenten lassen sich im günstigen CMOS-Prozess fertigen.

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