Op 11 februari trekken duizenden chipontwerpers vanuit de hele wereld naar San Francisco voor de jaarlijkse International Solid State Circuits Conferentie. Op de ISSCC (www.isscc.org) komt de absolute wereldtop op chipontwerpgebied samen. Vooral in analoge en hoogfrequente chips is er de laatste jaren veel innovatie te zien. Nederland en Vlaanderen zijn traditioneel sterk op deze gebieden. De Lage Landen zijn dit jaar goed voor zeventien van de in totaal 234 papers. Twee op de vijf papers komt uit de VS en Canada, 30 procent uit Azië en 30 procent uit Europa. De innovaties uit de Benelux liggen dit jaar vooral op de gebieden AD-omzetting, beeldopnemers en Ultrawideband (UWB). UT-hoogleraar Bram Nauta neemt de inzendingen uit de Benelux door.

Softwaregedefinieerd

Het Leuvense onderzoekscentrum Imec levert zes verhalen. Samen met de Vrije Universiteit Brussel presenteren de Leuvenaren een laagvermogen puls-UWB-zendchip voor de draadloze IEEE 802.14.4a-communicatiestandaard. Deze standaard is interessant voor snelle dataoverdracht over korte afstanden (tot enkele meters). In samenwerking met Samsung en de universiteit van Lecce presenteren ze een softwaregedefinieerde radiofront-end die Mems-schakelaars gebruikt om radiobandselectiefilters in en uit te schakelen. De switches schakelen weliswaar traag, maar hebben zelfs voor hoogfrequente radiosignalen erg weinig verliezen. Ze zijn daarom een goede kandidaat voor zendontvangers voor meerdere standaarden, waar verschillende antennes en RF-filters moeten worden omgeschakeld. Op architectuurgebied van softwaregedefinieerde radio hebben de Imec’ers samen met de KU Leuven een systeem bedacht waarin het vermogensverbruik automatisch schaalt met de benodigde quality of service en ook komen ze met een breedbandige antenneversterker met lage ruis voor UWB. De UWB-signalen zijn erg zwak - zodat ze bestaande radiostandaarden in dezelfde frequentieband niet kunnen verstoren - en daarom is een ingangsversterker in de UWB-ontvanger die zelf weinig ruis produceert onontbeerlijk.

Imec is met zes onderzoeksverhalen goed vertegenwoordigd op de ISSCC-beurs volgende maand in San Francisco.

Op gebied van analoog-naar-digitaalconversie laat Imec een extreem zuinige AD-omzetter zien en samen met de KU Leuven ook een cryogene AD-converter in standaard CMos die op 4,2 K werkt maar ook nog bij aangenamere kamertemperaturen. Werking bij zulke extreme temperaturen is van belang voor toepassingen, zoals voor röntgen in infraroodonderzoek in de ruimte maar ook voor onderzoek in de deeltjesfysica. De KU Leuven presenteert een linedriver voor ADSL central office die gebruikmaakt van een combinatie van lineaire en geschakelde technieken om het rendement te verhogen. Omdat er in een central office heel veel ADSL-drivers op printplaten in racks zijn gemonteerd, is de warmtehuishouding een groot probleem. Een hoog rendement, dus een lage dissipatie, levert een kostenbesparing op.

Ik zie het al

NXP is present met een vijftal verhalen. Ook hier vinden we een UWB-zendontvanger, maar nu voor de multiband OFDM-standaard in 65 nm-technologie. UWB volgens OFDM is de gedoodverfde standaard voor draadloze communicatie over korte afstand, zoals wireless USB. Een andere paper vertelt meer over de ontvangstketen. Op gebied van AD-conversie staat NXP traditiegetrouw zeer zijn mannetje: dit jaar zijn het de sigma-deltamodulatoren voor gebruik in draadloze ontvangers. Een ander paper beschrijft een kwadratuur sigma-deltamodulator met een dynamisch bereik van 77 dB en maar liefst 20 MHz bandbreedte. Ook bespreken NXP-onderzoekers een herconfigureerbare vijfde orde sigma-deltamodulator voor multistandaardontvangers. Deze componenten hebben voor iedere radiostandaard weer specifieke eisen aan de interne bouwblokken waarvan de AD-converter een van de belangrijkste is. Deze nieuwe omzetter is programmeerbaar in zowel bandbreedte als aantal bits zodat er maar een type AD-converter nodig is een dergelijke ontvanger. Op digitaal gebied is er van NXP de Xetal-multimediaprocessor (spreek uit: ‘k zie ’t al) die geschikt is voor de analyse van videobeelden. De chip kan vier VGA-frames geheel intern opslaan en ze snel en zuinig bewerken dankzij een krachtige parallelle structuur. Op deze wijze kunnen videoscènes worden herkend of bewerkt, bijvoorbeeld voor bewakingsdoeleinden.

Smalle spoortjes

De TU Delft heeft twee verhalen. Samen met IBM presenteren de Delftenaren een varactorloze Voltage Controlled Oscillator die tussen de 23 en 29 GHz kan worden verstemd. Dit is een groot bereik dat met conventionele technieken niet kon worden gehaald. Mogelijke toepassingen zijn UWB-communicatie of radar. Samen met DALSA presenteert de TU Delft een beeldsensor waar de innovatie zit in de kolom-parallele AD-omzetter die een snelheidswinst van een factor drie behaalt tegen slechts 24 procent vermogenstoename. Op gebied van beeldsensoren komen we ook het bedrijf Grass Valley uit Breda (voorheen Philips BTS) tegen die samen met Thomson Silicon Components een 2/3 inch CMos-beeldsensor presenteren voor de professionele HD-tv-cameramarkt. Deze chip heeft zeer veel uitleesmogelijkheden zodat de chip veel standaarden aankan. De Universiteit Twente heeft ten slotte twee verhalen. Het eerste artikel introduceert een nieuwe methode voor snelle digitale on-chip interconnecties. Het probleem bij verbindingen van enkele millimeters is de grote serieweerstand van de smalle spoortjes, die slechts enkele tientallen nanometers breed zijn. Samen met parasitaire capaciteiten levert dit een laagdoorlaatkarakteristiek op die snelheden beperkt. Met een capacitief gekoppelde driver wordt in dit paper de lijn gecompenseerd en worden ook kleinere signaalslagen bewerkstelligd. Resultaat is een factor zeven vermogensbesparing bij state-of-the-art snelheden. Een tweede paper beschrijft een nieuwe ultrasnelle comparator in 90 nm-technologie met groot common-modebereik die in 18 picoseconde een beslissing kan nemen. Een toepassing is onder meer de on-chip dataontvanger die hierboven beschreven is, waar een klein ontvangen signaal moet worden omgezet naar een logische 1 of 0.