STUDY REALISATION AND CHARACTERIZATION OF RADIOFREQUENCY INTERCONNECTIONS FOR SILICON INTEGRATED CIRCUITS OF ADVANCED GENERATIIONS.
ETUDE, REALISATION ET CARACTERISATION D' INTERCONNEXIONS RADIOFREQUENCES POUR LES CIRCUITS INTEGRES DES GENERATIONS A VENIR
Résumé
The evolution that principally characterises the microelectronics sector is the reduction of integrated circuits dimensions. Semiconductors industry has not stopped to improve its products by increasing integration density and operation speed. However the reduced dimensions effects are not limited to a scaling factor as physical and technological limitations create new constraints. Between them, the limitations induced by the miniaturization of interconnects networks become a limiting factor for the performances of future generations integrated circuits. Signals propagation delay, power and surface consumption are the elements that drive to proposal of alternative interconnect systems above the copper and the low k materials.The feasibility of radio frequency interconnections is evaluated during this study as an alternative solution to the traditional interconnects limitations. The transmission of information via electromagnetic waves emitted and detected by integrated antennas, could solve the problem of signals propagation delay and allow to reduce the occupied surface and the consumed power.Integrated antenna performances are studied by theoretical and experimental means in the frequency range of 10 GHz to 40 GHz. Materials impact in transmitted power is analysed. Measurements realized in the prototypes of dipole antennas show an excellent transmission gain of approximately –10 dB.
L'évolution qui caractérise principalement le domaine de la microélectronique est la réduction des dimensions des circuits intégrés. L'industrie des semi-conducteurs n'a cessé d'améliorer ses produits en augmentant la densité d'intégration et la vitesse de fonctionnement. Pourtant, les effets de la réduction des dimensions ne se limitent pas à un simple facteur d'échelle puisque des limitations physiques et technologiques font surgir de nouvelles contraintes. Parmi celles ci, les limitations induites par la miniaturisation des réseaux d'interconnexions constituent un facteur critique pour les performances des circuits intégrés des générations à venir. Le retard des signaux à transmettre, la consommation de puissance et de surface sont des éléments qui conduisent à proposer des systèmes d'interconnexions innovants, au delà du cuivre et des matériaux de basse permittivité. La faisabilité des interconnexions radiofréquences est évaluée au cours de cette étude, comme une solution alternative face aux limitations des interconnexions traditionnelles. La transmission des informations avec des ondes électromagnétiques émises et détectées par des antennes intégrées pourrait résoudre le problème de retard de propagation des signaux et permettre de réduire la surface occupée et la puissance consommée.Les performances des antennes intégrées sur substrat silicium bulk ou SOI sont étudiées par des moyens théoriques et expérimentaux dans la bande de fréquence allant de 10 GHz à 40 GHz. L'impact des matériaux sur l'amplitude de la puissance transmise est analysé. Les mesures réalisées sur les prototypes des dipôles montrent un excellent gain de transmission de l'ordre de -10 dB..