VLSI-Symposium: Imec-Tief

Das belgische Labor Imec behauptet Rekordgenauigkeit und Stromverbrauch für einen neuartigen 6–9 GHz IEEE 802.15.4z UWB (Ultra-Wide-Band) Impulsfunk-Transceiver: 1,4 mm Reichweite und 8,7 mW Tx plus 21 mW Rx-Verbrauch im Dauermodus.

„Es ebnet den Weg für eine Vielzahl von Automobilanwendungen“, so Imec. „Ein Anwendungsfall umfasst die Entwicklung von Radar-on-Chip-Systemen zur Erkennung der Anwesenheit von Kindern in der Kabine und zur Fahrerüberwachung.“

Der in 28-nm-CMOS-Technologie gefertigte Chip nimmt eine Fläche von 1,33 mm2 ein und verfügt über drei Empfänger und einen Sender. Sein „geringer Stromverbrauch resultiert aus einer optimierten, störungsresistenten Rx-Architektur, gepaart mit einer digitalen Polarsender-Architektur“, sagte Imec.

Auch zur Leistungsreduzierung ist die PLL ein vollständig digitales zweistufiges Design. Um die Entfernungsleistung zu verbessern, ohne die Spektrumsvorschriften zu verletzen, wurde eine analoge FIR-Tx-Preemphase-Pulsformung (Finite Impulse Response) verwendet.

Dies ist nicht die erste UWB-Erstellung des Labors. Im Jahr 2021 wurden ein IEEE 802.15.4z-UWB-Sender-IC mit einer Leistung von unter 5 mW und letztes Jahr ein 1,66-Gbit/s-UWB-Radio vorgestellt.

„Die Industrie benötigt leistungsstarke UWB-Transceiver mit geringem Stromverbrauch, die eine Vielzahl von Anwendungsfällen unterstützen können. Das ist es, was wir heute präsentieren.“ sagte Imec-Direktor für drahtlose Sensorik Christian Bachmann. „Wir glauben, dass dieser Chip letztendlich eine Generation von UWB-Anwendungsfällen unterstützen könnte, die Entfernungs-, Kommunikations- und Radarfunktionen kombinieren.“

Auch Smart-Industrie-, Smart-Home- und IoT-Anwendungen sind vorgesehen – beispielsweise die zentimetergenaue Ortung von Vermögenswerten in Lagerhäusern, Krankenhäusern und Fabriken sowie die Indoor-Navigation in großen Räumen wie Flughäfen und Einkaufszentren – wo Schmalbandtechnologien wie Bluetooth nicht funktionieren Reichweite so gut, sagte Imec und fügte hinzu: „Der Nachteil ist, dass UWB-Impulsfunk komplexere und teurere Schaltkreise verwendet und typischerweise eine höhere Verlustleistung aufweist.“

Am Dienstag des Symposiums zur VLSI-Technologie wird „Ein 8,7 mW/Tx, 21 mW/Rx 6-to-9GHz IEEE 802.15.4a/4z-konformer IR-UWB-Transceiver mit Puls-Preemphasis, der eine Entfernungsgenauigkeit von 14 mm erreicht“ vorgestellt Rundfahrten in Kyoto (11. – 16. Juni).