CC BY
6СХЕМОТЕХНИКА И ПРОЕКТИРОВАНИЕ CIRCUIT ENGINEERING AND DESIGN
Научная статья
УДК 621.3.049.774.2-027.31:621.375 doi:10.24151/1561-5405-2022-27-6-740-752
Разработка прототипа микросхемы малошумящего усилителя для приемного тракта NB-IoT-системы
12 2 1 Е. Ю. Котляров ' , М. Г. Путря , В. Ю. Михайлов ,
И. А. Зубов1, Е. С. Васильев1
1АО «Научно-исследовательский институт молекулярной
электроники», г. Москва, Россия
2
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия
ekotlyarov@niime.ru
Аннотация. При проектировании NB-IoT-системы (Narrow Band Internet of Things) основными задачами являются определение граничных параметров узлов системы, а также проверка ее работоспособности в различных условиях. Средства автоматического проектирования позволяют достичь достоверных результатов еще на этапе моделирования, что способствует ускорению разработки и внедрению новых технологий микроэлектронной отрасли, в том числе и индустриального Интернета вещей. В работе представлены аспекты проектирования NB-IoT-системы. Проведены аналитические расчеты приемного тракта с помощью отладочной системы в контексте распространения радиоволн в закрытом пространстве в соответствии со спецификациями стандарта 5G 3GPP. На основе результатов аналитических расчетов по распространению сигнала в замкнутом пространстве для прототипа абонентского устройства сформулированы общие требования к разработке активного узла малошумящего усилителя приемного тракта NB-IoT-приемопередатчика. Исходя из требований и проектных норм 180-нм КМОП технологического процесса, разработан прототип малошумящего усилителя для работы в составе NB-IoT приемопередающего устройства абонентского терминала. Прототип малошумя-щего усилителя разработан в трехкаскадном исполнении и имеет коэффициент шума 1,7 дБ в частотном диапазоне n7 при коэффициенте усиления 25 дБ. Цифровые КМОП-библиотеки адаптированы для унификации и снижения стоимости процесса разработки аналоговых узлов приемопередающего тракта, в данном случае малошумящего усилителя.
Ключевые слова: Интернет вещей, NB-IoT, 5G, LTE, КМОП, мало шумящий усилитель, МШУ
© Е. Ю. Котляров, М. Г. Путря, В. Ю. Михайлов, И. А. Зубов, Е. С. Васильев, 2022
Для цитирования: Разработка прототипа микросхемы малошумящего усилителя для приемного тракта NB-IoT-системы / Е. Ю. Котляров, М. Г. Путря, В. Ю. Михайлов и др. // Изв. вузов. Электроника. 2022. Т. 27. № 6. С. 740-752. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2022-27-6-740-752
Original article
CMOS 0.18 pm low-noise amplifier concept design for NB-IoT receive path
E. Yu. Kotlyarov1'2, M. G. Putrya2, V. Yu. Mikhailov1, I. A. Zubov1, E. S. Vasilyev1
1 "Research Institute of Molecular Electronics" JSC, Moscow, Russia 2National Research University of Electronic Technology, Moscow, Russia
ekotlyarov@niime.ru
Abstract. The main tasks in the Narrow Band Internet of Things (NB-IoT) system design are definition of system nodes' boundary parameters and system functionality test under different conditions. CAD facilities make it possible to obtain consistent results as early as at the stage of simulation that contributes to development and implementation of new technologies in microelectronics, among others of Industrial Internet of Things. In this work, the aspects of a NB-IoT system design are presented. In the setting of radio wave propagation in an enclosed area, analytical calculations of the receive path were performed using a debugging module in compliance with the 3GPP 5G guidelines. Based on the results of analytical calculations on signal propagation in a closed space for user equipment prototype, general requirements for the development of an active node of a low-noise amplifier for the receive path of an NB-IoT transceiver have been formulated. Based on 0.18 ^m CMOS manufacturing specifications and design guidelines, a prototype low-noise amplifier (LNA) was designed to work as part of the user equipment's NB-IoT transceiver. The three-stage LNA prototype has a noise figure of 1.7 dB in the n7 frequency range and a gain of 25 dB. Digital CMOS libraries have been adapted to unify and reduce the cost of the receive path's analog nodes development, in this case, of a LNA.
Keywords, internet of things, NB-IoT, 5G, LTE, CMOS, low-noise amplifier, LNA
For citation: Kotlyarov E. Yu., Putrya M. G., Mikhailov V. Yu., Zubov I. A., Vasilyev E. S. CMOS 0.18 цш low-noise amplifier concept design for NB-IoT receive path. Proc. Univ. Electronics, 2022, vol. 27, no. 6, pp. 740-752. https://doi.org/ 10.24151/1561-5405-2022-27-6-740-752
Введение. Развитие средств автоматического проектирования, позволяющих достичь достоверных результатов еще на этапе моделирования, способствует ускорению разработки и внедрению новых технологий микроэлектронной отрасли [1], в том числе и индустриального Интернета вещей [2, 3]. Одной из задач при проектировании NB-IoT-системы (Narrow Band Internet of Things) является определение граничных параметров узлов системы и проверка ее работоспособности в различных условиях. Например, один из критичных параметров - коэффициент усиления приемного радиотракта. Если абонентское устройство находится в помещении неподвижно, то условия
распространения радиоволн можно считать квазипостоянными. Следовательно, необходимость в непрерывном функционировании системы автоматической регулировки усиления отсутствует. Поэтому при разработке прототипа абонентского терминала используется многофункциональное приемо-передающее устройство для прототипирова-ния перспективных систем связи, позволяющее регулировать усиление приемного тракта в ручном режиме и в режиме автоматической регулировки усиления.
Чувствительность - ключевой параметр приемного устройства, на который необходимо обратить внимание на этапе прототипирования. Для повышения чувствительности следует использовать входной каскад с низким уровнем шума, основным узлом которого является малошумящий усилитель (МШУ). При проектировании входного каскада необходимо оценить, какой минимальный уровень мощности сигнала ожидается на входе приемного устройства. Минимальный уровень мощности сигнала можно определить путем моделирования распространения радиоволн в различных условиях.
В настоящей работе проводится расчет ожидаемого уровня мощности сигнала на входе прототипа приемного устройства абонентского терминала, работающего по стандарту NB-IoT.
Оценка уровня принимаемого сигнала. В стандарте 5G приведены рекомендации по моделированию ослабления сигнала в зависимости от типа сценария развертывания сети [4]. Для сценария развертывания сети NB-IoT в рамках 5G внутри помещения предусмотрены две модели: завод (Indoor-Factory) и дом (Indoor-Home).
На рис. 1 приведены графики потерь сигнала от расстояния для моделей сценария Indoor-Factory в частотном диапазоне n7 (2620-2690 МГц). Данный диапазон выбран в соответствии со спецификациями TS 38.104 [5], TS 36.104 [6] и решением ГКРЧ 17-4406 [7] как диапазон с наивысшей частотой, используемый при организации системы связи и работающий по стандарту NB-IoT. Для частотного диапазона n7 ослабление сигнала не превышает заявленных в стандарте 164 дБ, что говорит о наличии энергетического запаса в радиоканале.
20
° 1 51 101 151 201 251 301 351 401 451 501 551
Расстояние, м
Рис. 1. Ослабление уровня сигнала для сценариев Indoor-Factory в соответствии с TR 38.901 в частотном диапазоне n7: 1 - InF_LoS; 2 - InF_SL; 3 - InF_DL; 4 - InF_SH; 5 - InF_DH; 6 - свободное пространство Fig. 1. Signal attenuation of the for Indoor-Factory scenarios in accordance with TR 38.901 for the frequency range n7: 1 - InF_LoS; 2 - InF_SL; 3 - InF_DL; 4 - InF_SH; 5 - InF_DH; 6 - free space
Так как мощность базовой станции 5G ограничена 24 дБм [5], то в связи с потерями ожидаемый уровень мощности входного сигнала с учетом модели распространения радиоволн Indoor-Factory на расстоянии 600 м составит -102,1 дБм. Это на 6 дБ больше чувствительности, заявленной в [8].
В зависимости от ожидаемого уровня входного сигнала и при использовании в абонентском терминале униполярного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) с разрешением 8 бит с уровнем опорного сигнала 1 В суммарный коэффициент усиления приемного радиотракта должен находиться в диапазоне 20-109 дБ [9]. Такой коэффициент усиления позволит принимать сигналы на расстоянии до 600 м с учетом параметров, приведенных в технических спецификациях 3GPP, и модели распространения радиоволн.
Требования к малошумящему усилителю. По результатам моделирования сформулированы требования к приемо-передающему устройству, которое разрабатывается на базе прототипа. В составе устройства предполагается использовать одно или несколько МШУ (многодиапазонное приемо-передающее устройство) со следующими характеристиками: коэффициент шума не более 4,5 дБ; коэффициент усиления не менее 10 дБ; точка компрессии Р1дБ не менее -1 дБм; диапазон частот 400 МГц-5 ГГц. В рамках построения NB-IoT-системы в интегральном исполнении, состоящей из множества узлов [9], осуществляющих преобразование, формирование и обработку ВЧ-сигнала, для уменьшения себестоимости приемо-передающего модуля наилучшим выбором будет использование технологических процессов на основе кремния. Такие технологические процессы дают возможность размещать цифровую и аналоговую ВЧ-части модуля на одном кристалле при невысокой стоимости производства [10, 11].
МШУ является активным узлом приемного тракта системы. Он находится на выходе антенны и фильтра преселектора, который задает рабочую полосу. Функциональное назначение МШУ - усиление малых уровней принимаемого сигнала с минимальными искажениями сигнала (IP2, IP3) и минимально возможным уровнем шума (Noise Figure) для сохранения заданного в рамках системы отношения сигнал / шум (Signal-to-Noise Ratio, SNR). Для успешного детектирования и интерпретации отношения сигнал / шум сила сигнала (Signal Strength) должна значительно превышать границу шума (Noise Floor). Достижение минимального уровня шума приемника возможно при соблюдении согласования входных цепей МШУ, а также в результате минимизации вносимого уровня шума первым (входным) каскадом усиления.
При использовании стандартных КМОП-техпроцессов для разработки ИС можно выделить некоторые факторы, налагающие основные ограничения для достижения требуемых параметров в радиочастотных диапазонах:
- низкие значения диэлектрической проницаемости оксидов и толщина проводников не позволяют достичь высокой добротности резонансных цепей проводников, что особенно критично для элементов дегенерации шума - катушек индуктивности. Это в целом сказывается на росте шумовых характеристик и ухудшении нелинейных параметров устройств, и, как следствие, снижается КПД. Также данный фактор сопряжен со снижением резонансных частот катушек индуктивности, характеризующих рабочие полосы резонаторов;
- требуется значительная площадь для достижения высоких значений индуктивности при сохранении приемлемой добротности катушек, с увеличением площади снижается частота саморезонанса, возрастает сопротивление;
- малые толщины проводников препятствуют распространению сигнала на частотах дециметрового и нижней части сантиметрового диапазонов волн вследствие эффекта скин-слоя металлизации (Skin Depth), а также ведут к росту сопротивления, сказывающегося на ослаблении проходящего сигнала, и, как следствие, к росту шума;
- требования к высокой плотности проводников на единицу площади приводят к появлению паразитных емкостных связей.
Разработка малошумящего усилителя. В рамках разработки приемопередатчика подготовлены проекты нескольких узлов для прототипирования КБ-1оТ-системы на основе КМОП-процесса с проектной нормой 180 нм. Выбор базовой технологии обусловлен несколькими критериями.
Во-первых, это принципиальная возможность построения системы на кристалле смешанного типа, включающей в себя аналоговые ВЧ- и НЧ-блоки, а также цифровую логику. Во-вторых, это возможность локализации производства и запуск прототипов на отечественных фабриках. В-третьих, немаловажным фактором является цена конечного изделия. Таким образом, разработка прототипов узлов проведена на базе технологии НСМ0Б8Б. Данная библиотека предназначена преимущественно для разработки цифровых устройств и не позиционируется как инструмент для реализации высокочастотных проектов, но при добавлении необходимых элементов планарного тракта допускается возможность реализации комплексных высокочастотных устройств, таких как приемопередатчики.
Для построения блока малошумящего усилителя выбран и-МОП-транзистор пшоб1,8 с малыми токами утечки, толщиной окисла 3,2 нм и напряжением 1,8 В. ВАХ транзистора шириной затвора 670 мкм и длиной 200 нм представлена на рис. 2.
0,35
0,30
и
0 0,25
О
! 0,20
я
1 0,15
о
о.
| 0,10
g
н 0,05
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0
Напряжение на стоке Vj, В
Рис. 2. ВАХ n-МОП-транзистора nmos1,8 Fig. 2. nmos1.8 IV chart
Частотные свойства полевых транзисторов характеризуются их быстродействием. Для анализа частотных свойств транзистора используются количественные меры оценки слабосигнальной модели транзистора: граничная Ft и максимальная Fmax частоты. На граничной частоте транзистора коэффициент усиления транзистора становится равным единице (K = 1,0 дБ). Граничная частота проявляется на высоких частотах и объясняется влиянием паразитных реактивностей (емкостей) транзистора, а также особенностями полупроводниковой структуры (подвижностью носителей заряда, барьерной емкостью и др.). Для слабосигнальной модели транзистора вычислить граничную частоту можно из проходной функции матрицы рассеяния H-параметров - H21. Максимальная частота характеризуется точкой, где усиление Мэйсона стремится к единице (K = 1, UFmax = 0 дБ), и определяется проходным выражением матрицы рассеяния S21. Потенциальная возможность построения высокочастотных схем на основе данного транзистора зависит от граничной и максимальной частот его работы. Например, область рабочих частот предполагаемого устройства должна находиться на отрезке, вдвое-втрое меньшем гранич-
ной частоты (0,5-5 ГГц применительно для систем семейства 50 ГЮ), с единичным усилением (0 дБ). Граничная и максимальная частоты для выбранного транзистора при питании затвора Vg = 0,9 В и стока Vd = 0,9 В приведены как функции из массива матрицы рассеяния на рис. 3.
Рис. 3. Амплитудно-частотная характеристика n-МОП-транзистора Fig. 3. Frequency response of the nmos1.8
На основе полученных данных разработана схема с минимальным уровнем шума, высокой линейностью для диапазона n7 и максимально возможным уровнем выходной компрессии, что будет востребовано в ряде случаев.
Приведем сводные параметры микросхемы малошумящего усилителя:
Параметр Номинальное значение
Рабочий диапазон частот (-10 дБ S11 и S22)........................................................1,8-5 ГГц
Коэффициент усиления в диапазоне n7.....................................................................25,5 дБ
Коэффициент шума в диапазоне n7.............................................................................1,7 дБ
Коэффициент отражения по входу в диапазоне n7...........................................более 25 дБ
Коэффициент отражения по выходу в диапазоне n7.........................................более 30 дБ
Уровень компрессии по уровню 1 дБ для диапазона n7 (P1dB)............................6,69 дБм
Интермодуляционные искажения 2-го и 3-го порядка для диапазона n7:
- по выходу (OIP3)...........................................................................................39,13 дБм
- по входу (IIP3)...............................................................................................13,91 дБм
- по выходу (OIP3)...........................................................................................27,63 дБм
- по входу (IIP3).................................................................................................1,03 дБм
Напряжение питания:
- по затвору Vg.................................................................................................0,9 ± 0,1 В
- по стокам Vd..................................................................................................0,9 ± 0,1 В
Ток потребления микросхемы......................................................................................90 мА
Габариты микросхемы....................................................................................... 1,19^1,43 мм
В соответствии с расчетами, проведенными в работе [9], оптимальный уровень усиления схемы МШУ должен составлять 17 дБ. Транзисторы, отобранные в рамках процесса HCMOS8D, в выбранной конфигурации позволяют достичь в среднем ^8,5 дБ усиления на каскад. Соответственно, для получения необходимого уровня усиления требуется построение схемы не менее чем с двумя каскадами усиления. Для компенсации ослабления в цепях согласования выйти на требуемое усиление (G >17 дБ) на двухкаскадной схеме нет возможности. Следовательно, необходимо увеличить число каскадов усилителя до трех. На рис. 4 представлена схема линейного малошумящего усилителя А-класса на основе трех каскадов.
Рис. 4. Схема трехкаскадного малошумящего усилителя S-диапазона частот Fig. 4. Scheme of a three-stage low-noise S-band amplifier
Конструкция первого каскада выполнена по схеме включения с общим истоком (Common Source) для получения большого усиления, дегенерация шума выполнена с помощью катушки L3. Внешнее питание затвора первого каскада через катушку индуктивности L1 позволяет смещать рабочую точку для подсогласования входных цепей, в результате чего можно варьировать усиление и шум входного каскада и всего устройства в целом. Второй и третий каскады схемы имеют цепи обратной связи посредством большого сопротивления R1 и R2. Это позволяет сэкономить площадь кристалла в результате отказа от необходимости дискретного питания по затвору, а также улучшить согласование, что положительно скажется на росте коэффициента стабильности, несмотря на ввод цепи обратной связи. Резистор R3 на выходе определяет выходной импеданс из-за несущественного снижения усиления сигнала. Конденсаторы С1-С4 выполняют функцию гальванической развязки и согласования, емкости C5-C6 - функцию фильтрации низкочастотных помех.
Рассматриваемый процесс не адаптирован под разработку высокочастотных устройств, поэтому в библиотеке отсутствуют параметризованные ячейки катушек индуктивности и элементы планарного тракта - ячейки примитивов микрополосковых линий, ВЧ GSG контактные площадки. Данные элементы выполнены в сторонней системе автоматизированного проектирования с использованием электромагнитных симуляций по методу конечных элементов [12]. Интегральные катушки индуктивности выполняют функции дегенерации шума, согласования и ВЧ-развязки по питанию. Для разработки микросхемы использованы индуктивности с номиналами 2,5 нГн (в двух модификациях: с малой шириной и большой шириной для обеспечения требований технологии по электромиграции); 3,1; 0,7; 0,65 нГн. Данные номинальные значения выбраны таким образом, чтобы геометрия ячеек соответствовала максимальным значениям добротнот-ности при наибольшем значении индуктивности, а также удовлетворяла правилам проектирования, в частности, по плотности металлов и легированных слоев на единицу площади пластины. Данные факторы также ограничивают достижение наивысших параметров усиления и минимизации коэффициента шума и косвенно обусловливают наличие третьего каскада усиления. Все это связанно с особенностями базового техноло-
гического процесса, параметрами транзисторов и отсутствием «толстых» слоев проводника, что сказывается на добротности резонансных структур и является ограничивающим фактором для применения катушек с большими номиналами индуктивности. «Толстые» слои металлов при разработке катушек индуктивности не входят в состав библиотеки элементов и требуют отдельной разработки. Поэтому возникают сложности, связанные с емкостью подложки, эффектом скин-слоя и др.
Линейные параметры матриц рассеяния приведены на рис. 5. Усиление сигнала в рабочем диапазоне п7 составляет более 25 дБ при обратной изоляции (£12), превышающей уровень 40 дБ. Коэффициенты отражения по входу £11 и выходу 822 достигают 33 дБ, превышают значения 20 дБ на протяжении рабочего диапазона и охватывают большую часть частот 5G. Коэффициент шума составляет 1,7 дБ в диапазоне п7 и не превышает 2,5 дБ на протяжении полосы частот от 1,4 до 3,9 ГГц. Полученные значения являются следствием малой добротности резонансных структур, что следует из конструктивной особенности технологического процесса.
-ю -20 -30 -40 -50 -60
. 40
522
S\ 1
цз
ч
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0
Частота, ГГц а
Gain
NF
«35 s
| 30 3
£25 к
120
>>
а ^
10
5 0
н я и К
я
5
■е-
-е-
6
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0
Частота, ГГц б
Рис. 5. Амплитудно-частотная характеристика (а) и коэффициент шума (б) матриц рассеяния Fig. 5. Frequency response (a) and noise figure graph (b) of the scattering matrix
Работа подстройки смещения входного каскада в диапазоне ±0,1 В от номинального питания затвора продемонстрирована на рис. 6. За счет изменения напряжения можно добиться приращения согласования входных цепей до 28 дБ дополнительного коэффициента отражения £11 в узкой полосе частот. Это повлияет на коэффициент шума, который будет изменяться в диапазоне 1,62-1,81 дБ.
I <1 >1 М < I Ч ■ I ■ I >1 ■ I ■ I ■ I > I I I < I ' I Ч М ■ I Ч <1 ' I М ■ I ' I ' I Ч ' I Ч Ч Ч ' I « I « I U ' И I ' И I Ч ' I Ч ' I ' I I М I I М И I ' I
0,2 0,6 1,0 1,4 1,8 2,2 2,6 3,0 3,4 3,84,2 4,6 5,0 0,2 0,6 1,0 1,4 1,8 2,2 2,6 3,0 3,4 3,8 4,2 4,6 5,0
Частота, ГГц Частота, ГГц
Рис. 6. Амплитудно-частотная характеристика в зависимости от питания затвора входного каскада МШУ: а - для коэффициента отражения по входу (511); б - для коэффициента шума Fig. 6. Frequency response depending on the LNA input stage gate power supply: a - for the input reflection coefficient (511); b - for the noise coefficient
Рабочая точка первого каскада выбрана для работы усилителя в максимально линейной области при невысоком потреблении с минимальным потреблением. Кроме того, каждый из каскадов усиления оптимизирован под безусловно стабильный режим работы. Следовательно, коэффициент стабильности K>>1, что потенциально исключает возможность генерации побочных гармонических составляющих (рис. 7).
Частота, ГГц
Рис. 7. Зависимость коэффициента стабильности МШУ от частоты Fig. 7. Dependence of the LNA stability factor from the frequency
Нелинейные параметры МШУ, полученные в ходе компьютерных симуляций, представлены в виде зависимостей входной / выходной мощности на рис. 8. Уровень 1дБ компрессии (РЫВ = 6,69 дБм), характеризующий границу линейной области, достигается при входном значении мощности -19 дБ. Таким образом, коэффициент усиления по мощности составляет примерно 27 дБ в точке 1дБ компрессии. Входной уровень интермодуляционных искажений второго порядка относительно гармоники 5,4 ГГц (1Р2) равен 13,91 дБм, при выходном уровне (01Р2) составляет « 39,0 дБм. Входной уровень интермодуляционных искажений третьего порядка относительно гармоники 8,1 ГГц (1Р3) равен 1,03 дБм, при выходном уровне (01Р3) составляет « 27,63 дБм.
Рис. 8. Нелинейные параметры микросхемы МШУ Fig. 8. Nonlinear LNA parameters
Топология МШУ представлена на рис. 9 (габариты кристалла 1,19*1,43 мм). Топология микросхемы выполнена с учетом всех требований выбранной технологии, включая требования к надежности, обусловливающие особенности конструкции планарных элементов. Схема имеет G-S-G входы-выходы для измерений с помощью СВЧ-зондов на пластине или для монтажа в корпус для дальнейших исследований с использованием современных измерительных комплексов.
Рис. 9. Топология микросхемы малошумящего усилителя Fig. 9. LNA IC topology
Заключение. Согласно сформулированным на основе расчетных данных и параметров, приведенных в стандарте, первичным требованиям к МШУ приемного тракта приемо-передающего устройства абонентского терминала разработана трехкаскадная микросхема усилителя класса А. Данная микросхема оптимизирована для работы с частотным диапазоном n7. Усилитель характеризуется высоким уровнем усиления внутри данного поддиапазона, составляющим +25 дБ, при уровне вносимого шума 1,7 дБ, коэффициенты отражения по входам и выходам устройства превышают 25 дБ. Высокая линейность устройства подтверждается компрессией, равной 6,7 дБм, при уровнях OIP3 = 27,6 дБм и IIP3 = 1,03 дБм. Усилитель выполнен на основе цифровой библиотеки КМОП-процесса с проектной нормой 180 нм, что демонстрирует возможность построения МШУ S-диапазонов на основе библиотеки HCMOS8D.
В рамках рассмотренного технологического процесса существует возможность построения приемо-передающей NB-IoT-системы на кристалле для работы в LTE-диапазонах.
Литература
1. Красников Г. Я., Горнев Е. С., Матюшкин И. В. Общая теория технологии и микроэлектроника. Ч. 1: Уровни описания технологии // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. 2017. № 1 (165). С. 51-69.
2. Boyes H., Hallaq B., Cunningham J., Watson T. The industrial internet of things (IIoT): An analysis framework // Computers in Industry. 2018. Vol. 101. P. 1-12. https://doi.org/10.1016/j.compind.2018.04.015
3. Нуйкин А. В., Кравцов А. С., Мытник К. Я. Перспективы развития универсальной защищенной программно-аппаратной платформы со сверхнизким потреблением для устройств Интернета вещей // Наноиндустрия. 2019. № S (89). С. 328-329. https://doi.org/10.22184/NanoRus.2019.12.89.328.329
4. Study on channel model for frequencies from 0.5 to 100 GHz (release 16): 3GPP TR 38.901 // 3rd Generation Partnership Project Portal [Электронный ресурс]. URL: https://portal.3gpp.org/desktopmodules/ Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=3173 (дата обращения: 09.09.2022).
5. NR; Base Station (BS) radio transmission and reception (release 17): 3GPP TS 38.104 // 3rd Generation Partnership Project Portal [Электронный ресурс]. URL: https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/ SpecificationDetails.aspx?specificationId=3202 (дата обращения: 09.09.2022).
6. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) radio transmission and reception (release 17): 3GPP TS 36.104 // 3rd Generation Partnership Project Portal [Электронный ресурс]. URL: https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=2412 (дата обращения: 09.09.2022).
7. Об использовании полос радиочастот радиоэлектронными средствами стандарта LTE и последующих его модификаций в режиме NB-IoT: решение ГКРЧ от 28 декабря 2017 г. № 17-44-06 // Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации [Электронный ресурс]. URL: https://digital.gov.ru/uploaded/files/protokol-17-44.pdf (дата обращения: 09.09.2022).
8. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) conformance specification; Radio transmission and reception. Part 1: Conformance testing (release 17): 3GPP TS 36.521-1 // 3rd Generation Partnership Project Portal [Электронный ресурс]. URL: https://portal.3gpp.org/desktopmodules/ Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=2469 (дата обращения: 09.09.2022).
9. Аспекты проектирования приемопередающего устройства «Интернета вещей» / В. Ю. Михайлов, Е. Ю. Котляров, И. А Зубов и др. // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. 2020. № 4 (180). С. 43-57.
10. Красников Г. Я. Физико-технологические принципы и методы обеспечения качества КМОП БИС массового производства: дис. ... д-ра техн. наук. М., 1996. 273 с.
11. Валеев А. С., Красников Г. Я. Технология изготовления внутрикристальных и межкристальных межсоединений современных СБИС (обзор, концепция развития) // Микроэлектроника. 2015. Т. 44. № 3. С. 180-201. https://doi.org/10.7868/S0544126915030084
12. CMOS inductor design features for LTE devices / E. Yu. Kotlyarov, V. Yu. Mikhailov, I. A. Zubov et al. // Computing, Telecommunications and Control. 2021. Vol. 14. No 1. P. 22-32. https://doi.org/10.18721/ JCSTCS.14102
Статья поступила в редакцию 29.04.2022 г.; одобрена после рецензирования 20.07.2022 г.;
принята к публикации 14.10.2022 г.
Информация об авторах
Котляров Евгений Юрьевич - аспирант кафедры интегральной электроники и микросистем Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), ведущий инженер-конструктор отдела разработки интегральных схем АО «Научно-исследовательский институт молекулярной электроники» (Россия, 124460, г. Москва, г. Зеленоград, ул. Академика Валиева, 6, стр.1), ekotlyarov@niime.ru
Путря Михаил Георгиевич - доктор технических наук, профессор кафедры интегральной электроники и микросистем Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), mishapmg@gmail.com
Михайлов Виктор Юрьевич - инженер-конструктор отдела разработки интегральных схем АО «Научно-исследовательский институт молекулярной электроники» (Россия, 124460, г. Москва, г. Зеленоград, ул. Академика Валиева, 6, стр.1), vmikhaylov@niime.ru
Зубов Игорь Александрович - начальник лаборатории отдела разработки интегральных схем АО «Научно-исследовательский институт молекулярной электроники» (Россия, 124460, г. Москва, г. Зеленоград, ул. Академика Валиева, 6, стр.1), izubov@niime.ru
Васильев Евгений Сергеевич - заместитель начальника отдела разработки интегральных схем АО «Научно-исследовательский институт молекулярной электроники» (Россия, 124460, г. Москва, г. Зеленоград, ул. Академика Валиева, 6, стр.1), evasilev@niime.ru
References
1. Krasnikov G. Ya., Gornev Е. S., Matushkin I. V. General theory of technology and microelectronics. Part 1. Levels of technology. Elektronnaya tekhnika. Ser. 3: Mikroelektronika = Electronic Engineering. Series 3: Microelectronics, 2017, no. 1 (165), pp. 51-69. (In Russian).
2. Boyes H., Hallaq B., Cunningham J., Watson T. The industrial internet of things (IloT): An analysis framework. Computers in Industry, 2018, vol. 101, pp. 1-12. https://doi.org/10.1016/j.compind.2018.04.015
3. Nuykin A. V., Kravtsov A. S., Mytnik K. Ya. Developing ultra-low power universal protected software and hardware platform for IoT devices. Nanoindustriya = Nanoindustry, 2019, no. S (89), pp. 328-329. (In Russian). https://doi.org/10.22184/NanoRus.2019.12.89.328.329
4. Study on channel model for frequencies from 0.5 to 100 GHz (Release 16): 3GPP TR 38.901. 3rd Generation Partnership Project Portal. Available at: https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/ SpecificationDetails.aspx?specificationId=3173 (accessed: 09.09.2022).
5. NR; Base Station (BS) radio transmission and reception (release 17): 3GPP TS 38.104. 3rd Generation Partnership Project Portal. Available at: https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/ SpecificationDetails.aspx?specificationId=3202 (accessed: 09.09.2022).
6. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) radio transmission and reception (release 17): 3GPP TS 36.104. 3rd Generation Partnership Project Portal. Available at: https://portal.3gpp.org/ desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=2412 (accessed: 09.09.2022).
7. On the use of radio-frequency bands by LTE radioelectronic equipment and its further modifications in NB-IoT mode: decision of the State Committee of Radio Frequencies of December 28, 2017, No. 17-44-06. Ministry of Digital Development, Communications and Mass Media of the Russian Federation. (In Russian). Available at: https://digital.gov.ru/uploaded/files/protokol-17-44.pdf (accessed: 09.09.2022).
8. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) conformance specification; Radio transmission and reception. Part 1: Conformance testing (release 17): 3GPP TS 36.521-1. 3rd Generation Partnership Project Portal. Available at: https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/ SpecificationDetails.aspx?specificationId=2469 (accessed: 09.09.2022).
9. Mikhailov V. Yu., Kotlyarov E. Yu., Zubov I. A., Nuykin A. V, Kravtsov A. S. Aspects of the transceiver device design for "Internet of Things". Elektronnaya tekhnika. Ser. 3: Mikroelektronika = Electronic Engineering. Series 3: Microelectronics, 2020, no. 4 (180), pp. 43-57. (In Russian).
10. Krasnikov G. Ya. Physical and technological principles and methods for quality assurance of mass production CMOS LSI, diss. for the Dr. Sci. (Eng.). Moscow, 1996. 273 p. (In Russian).
11. Valeev A. S., Krasnikov G. Y. Manufacturing technology of intra- and interchip interconnects for modern ULSIs: Review and concepts of development. Russ. Microelectron., 2015, vol. 44, iss. 3, pp. 154-172. https://doi.org/10.1134/S1063739715030087
12. Kotlyarov E. Yu., Mikhailov V. Yu., Zubov I. A., Nuykin A. V., Iljin A. F., Putrya M. G. CMOS inductor design features for LTE devices. Computing, Telecommunications and Control, 2021, vol. 14, no. 1, pp. 2232. https://doi.org/10.18721/JCSTCS.14102
The article was submitted 29.04.2022; approved after reviewing 20.07.2022;
accepted for publication 14.10.2022.
Information about the authors
Evgeny Yu. Kotlyarov - PhD student of the Integrated Electronics and Microsystems Department, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), Leading Design Engineer of the Integrated Circuit Development Department, "Research Institute of Molecular Electronics" JSC (Russia, 124460, Moscow, Zelenograd, Academician Valiev st., 6, bld. 1), ekotlyarov@niime.ru
Mikhail G. Putrya - Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Integrated Electronics and Microsystems Department, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), mishapmg@gmail.com
Victor Yu. Mikhailov - Design Engineer of the Integrated Circuit Development Department, "Research Institute of Molecular Electronics" JSC (Russia, 124460, Moscow, Zelenograd, Academician Valiev st., 6, bld. 1), vmikhaylov@niime.ru
Igor A. Zubov - Head of the Laboratory of the Integrated Circuit Development Department, "Research Institute of Molecular Electronics" JSC (Russia, 124460, Moscow, Zelenograd, Academician Valiev st., 6, bld. 1), izubov@niime.ru
Evgeny S. Vasilyev - Deputy Head of the Integrated Circuit Development Department, "Research Institute of Molecular Electronics" JSC (Russia, 124460, Moscow, Zelenograd, Academician Valiev st., 6, bld. 1), evasilev@niime.ru
Информация для читателей журнала «Известия высших учебных заведений. Электроника»
С тематическими указателями статей за 1996 - 2021 гг., аннотациями и содержанием последних номеров на русском и английском языках можно ознакомиться на сайте:
http://ivuz-e.ru
