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RF CMOS es una tecnología de circuito integrado (IC) de semiconductores de óxido de metal (MOS) que integra electrónica de radiofrecuencia (RF), analógica y digital en un chip de circuito de RF CMOS (MOS complementario) de señal mixta . [1] [2] Se usa ampliamente en las telecomunicaciones inalámbricas modernas , como las redes celulares , Bluetooth , Wi-Fi , receptores GPS , radiodifusión , sistemas de comunicación vehicular y transceptores de radio. en todos los teléfonos móviles modernos y dispositivos de red inalámbricos . La tecnología RF CMOS fue iniciada por el ingeniero paquistaní Asad Ali Abidi en UCLA desde finales de la década de 1980 hasta principios de la de 1990, y ayudó a lograr la revolución inalámbrica con la introducción del procesamiento de señales digitales en las comunicaciones inalámbricas. El desarrollo y diseño de dispositivos RF CMOS fue posible gracias al modelo de ruido de RF FET de van der Ziel . Se publicó a principios de la década de 1960 y permaneció en gran parte olvidado hasta la década de 1990. [3] [4] [5] [6]

Historia [ editar ]

Asad Ali Abidi desarrolló la tecnología RF CMOS en UCLA desde finales de la década de 1980 hasta principios de la de 1990.

El ingeniero paquistaní Asad Ali Abidi , mientras trabajaba en Bell Labs y luego en UCLA durante las décadas de 1980 y 1990, fue pionero en la investigación de radio en tecnología de semiconductores de óxido de metal (MOS) e hizo contribuciones fundamentales a la arquitectura de radio basada en condensadores conmutados complementarios MOS (CMOS) (SC) tecnología. [7] A principios de la década de 1980, mientras trabajaba en Bell, trabajó en el desarrollo de la tecnología submicrónica MOSFET (transistor de efecto de campo MOS) VLSI ( integración a muy gran escala ), y demostró el potencial de la tecnología submicrónica. Tecnología de circuito integrado (IC) NMOS en circuitos de comunicación de alta velocidad . El trabajo de Abidi fue recibido inicialmente con escepticismo por parte de los defensores de los transistores de unión bipolar y GaAs , las tecnologías dominantes para los circuitos de comunicación de alta velocidad en ese momento. En 1985 se incorporó a la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA), donde fue pionero en la tecnología RF CMOS desde finales de la década de 1980 hasta principios de la de 1990. Su trabajo cambió la forma en que se diseñarían los circuitos de RF , alejándose de los transistores bipolares discretos y hacia los circuitos integrados CMOS . [8]

Abidi estaba investigando circuitos CMOS analógicos para procesamiento de señales y comunicaciones en UCLA desde finales de la década de 1980 hasta principios de la de 1990. [8] Abidi, junto con colegas UCLA J. Chang y Michael Gaitan, demostraron la primera RF CMOS amplificador en 1993. [9] [10] En 1995, Abidi utiliza tecnología CMOS conmutación de condensador para demostrar los primeros de conversión directa transceptores para Comunicaciones digitales . [7] A fines de la década de 1990, la tecnología RF CMOS fue ampliamente adoptada en las redes inalámbricas , ya que los teléfonos móviles comenzaron a tener un uso generalizado. [8]Esto cambió la forma en que fueron diseñados los circuitos de RF, lo que lleva a la sustitución de discretos transistores bipolares con CMOS de circuitos integrados en la radio transceptores. [8]

Hubo un rápido crecimiento de la industria de las telecomunicaciones hacia fines del siglo XX, principalmente debido a la introducción del procesamiento de señales digitales en las comunicaciones inalámbricas , impulsado por el desarrollo de la tecnología RF CMOS de integración a muy gran escala y bajo costo (VLSI). . [11] Permitió terminales de usuario final sofisticados, de bajo costo y portátiles , y dio lugar a unidades pequeñas, de bajo costo, de bajo consumo y portátiles para una amplia gama de sistemas de comunicación inalámbrica. Esto permitió la comunicación "en cualquier momento y en cualquier lugar" y ayudó a provocar la revolución inalámbrica , lo que condujo al rápido crecimiento de la industria inalámbrica. [12]

A principios de la década de 2000, se demostraron chips CMOS de RF con MOSFET submicrónicos profundos capaces de alcanzar un rango de frecuencia de más de 100 GHz . [13] A partir de 2008 , los transceptores de radio de todos los dispositivos de red inalámbrica y los teléfonos móviles modernos se producen en masa como dispositivos RF CMOS. [8] 

Aplicaciones [ editar ]

Los procesadores de banda base [14] [15] y los transceptores de radio en todos los dispositivos de red inalámbricos modernos y teléfonos móviles se producen en masa utilizando dispositivos RF CMOS. [8] Los circuitos RF CMOS se utilizan ampliamente para transmitir y recibir señales inalámbricas, en una variedad de aplicaciones, como tecnología satelital (incluidos GPS y receptores GPS ), Bluetooth , Wi-Fi , comunicación de campo cercano (NFC), redes móviles. (como 3G y 4G ), terrestre aplicaciones de radiodifusión y radar automotriz , entre otros usos. [dieciséis]

Ejemplos de chips CMOS RF comerciales incluyen el teléfono inalámbrico DECT de Intel y los chips 802.11 ( Wi-Fi ) creados por Atheros y otras compañías. [17] Los productos CMOS RF comerciales también se utilizan para redes Bluetooth y LAN inalámbrica (WLAN). [18] RF CMOS también se utiliza en los transceptores de radio para estándares inalámbricos como GSM , Wi-Fi y Bluetooth, transceptores para redes móviles como 3G y unidades remotas en redes de sensores inalámbricos (WSN). [19]

La tecnología RF CMOS es crucial para las comunicaciones inalámbricas modernas, incluidas las redes inalámbricas y los dispositivos de comunicación móviles. Una de las empresas que comercializó la tecnología RF CMOS fue Infineon . Sus conmutadores de RF CMOS a granel venden más de  mil millones de unidades al año, alcanzando un acumulado de 5  mil millones de unidades a partir de 2018 . [20]

RF CMOS habilitó la práctica radio definida por software (SDR) para uso comercial, que es capaz de implementar un sistema de radio definido por software completo en un solo chip MOS IC. [21] [22] [23] RF CMOS comenzó a utilizarse para implementaciones SDR durante la década de 2000. [22]

Aplicaciones comunes [ editar ]

Consulte también: LDMOS § Aplicaciones , Lista de aplicaciones MOSFET y Power MOSFET

RF CMOS se usa ampliamente en una serie de aplicaciones comunes, que incluyen las siguientes.

  • Convertidor analógico a digital (ADC) [21] [24] - modulación delta-sigma (ΣΔ) [21]
  • Electrónica automotriz : sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS), [25] [26] aplicaciones de seguridad automotriz , eficiencia de conducción , sistema de advertencia de cambio de carril (LDWS), detección de usuarios vulnerables de la carretera (VRU), [26] asistencia al conductor , detección de ocupantes traseros (ROD), alerta de ocupante trasero (ROA), [24] generador de formas de onda [27]
    • Lado delantero del automóvil : sistema para evitar colisiones laterales , asistencia en ruta estrecha, sistema de pre-choque lateral , asistencia para atascos , [28] control de crucero adaptativo (ACC), [26] [24] [28] frenado de emergencia autónomo (AEB) [ 26] [28]
    • Lado trasero del automóvil: detección de punto ciego (BSD), pre-colisión trasera , [28] asistencia de cambio de carril (LCA) [26] [28]
    • Tecnología de asistencia de tráfico cruzado (CTA): alerta de tráfico cruzado trasero (RCTA), [26] [24] alerta de tráfico cruzado frontal (FTCA) [24]
    • Estacionamiento : estacionamiento automático , sistema de estacionamiento automático (APS), estacionamiento automático , [26] Asistente de estacionamiento (PA), [24] sensor de estacionamiento ( sensor ultrasónico ) [27]
    • Tecnología de colisión de tráfico : sistema para evitar colisiones (CAS), detección de colisiones , advertencia de colisión y soporte de frenado , sistema para evitar la mitigación de colisiones [26]
    • Tecnología de punto ciego del vehículo : detección de punto ciego (BSD), supervisión de punto ciego (BSM), alerta de tráfico cruzado trasero (RCTA) [26] [24]
    • Sistemas de comunicación vehicular - vehículo a vehículo (V2V) la comunicación y de vehículo a todo (V2X) Comunicación [23]
  • Tecnología de radiodifusión : radiodifusión terrestre [16]
    • Radiodifusión : radio digital , HD Radio , Digital Audio Broadcasting (DAB), Digital Radio Mondiale (DRM) [23]
  • Dispositivos móviles
    • Redes móviles [16] [8] - Sistema global de comunicaciones móviles (GSM), [19] [9] 3G , [16] [19] 4G , [16] 5G [25]
    • Teléfonos móviles [8]
    • Teléfonos inteligentes : módems celulares ( banda base ), transceptores de RF , chips de comunicación inalámbrica (Wi-Fi, Bluetooth, GPS) [29]
  • Tecnología de radio [8] - tecnología de radiofrecuencia (RF), [25] receptores de radio , transmisores , [24] radio definida por software (SDR), [21] [22] [23] banda ancha [22]
    • Procesadores de banda base [14] [15]
    • Aplicaciones de ondas milimétricas (mmW) [25]
    • Radar de la tecnología [26] - automoción radar, [16] [25] [23] transceptores de radar , radar de imágenes , de super-resolución (SR) de imágenes, el radar capullo con 360 ° percepción, [26] capullo de radar, de frecuencia modulada de onda continua ( FMCW) radar, [24] funciones de radar de esquina, rastreador de radar [27]
    • Transceptores [9] - transceptores de radio , [8] [9] transceptores de RF , [30] [25] transceptores celulares [9]
  • Sensores : sensores de radar , [26] red de sensores inalámbricos (WSN) [19]
  • Sistema en un chip (SoC) [9] [25]
  • Telecomunicaciones
    • Telecomunicaciones digitales inalámbricas mejoradas (DECT) [17]
    • Internet de las cosas (IoT): IoT de banda estrecha , Cat-M1 [25]
    • Comunicación por satélite [25] [9] - Sistema de posicionamiento global (GPS), [16] Receptores GPS [9]
    • Dispositivos de corto alcance [25] - Bluetooth , [16] [18] [19] Bluetooth de baja energía (BLE), IEEE 802.15.4 , [25] IEEE 802.11 , [17] Wi-Fi [16] [19] [ 25]
    • Las redes inalámbricas - red inalámbrica de dispositivos, [8] de la red de área local inalámbrica (WLAN), [18] [9] red de área amplia (WAN), [25] redes móviles [16] [8]
    • Tecnología inalámbrica [8] [9] - telecomunicaciones inalámbricas , [8] backhaul , [25] comunicaciones de campo cercano (NFC) [16]
  • Oscilador controlado por voltaje (VCO) - ruido de fase bajo VCO [24]

Ver también [ editar ]

  • Telefonía digital
  • Historia de las telecomunicaciones
  • LDMOS
  • Circuito integrado de señal mixta
  • Circuito integrado MOS
  • MOSFET de potencia
  • Ingeniería de radiofrecuencia
  • Módulo de RF
  • Amplificador de potencia RF
  • RFIC
  • Fabricación de dispositivos semiconductores

Referencias [ editar ]

  1. ^ "Figura 1 Resumen de tecnología SiGe BiCMOS y rf CMOS" . ResearchGate . Consultado el 7 de diciembre de 2019 .
  2. ^ Amplificadores de potencia RF CMOS: teoría, diseño e implementación . La Serie Internacional de Ingeniería y Ciencias de la Computación. 659 . Springer Science + Business Media . 2002. doi : 10.1007 / b117692 . ISBN 0-7923-7628-5.
  3. ↑ A. van der Ziel (1962). "Ruido térmico en transistores de efecto de campo". Actas de la IRE . 50 : 1808–1812.
  4. ↑ A. van der Ziel (1963). "Puerta de ruido en transistores de efecto de campo a frecuencias moderadamente altas". Actas del IEEE . 51 : 461–467.
  5. ↑ A. van der Ziel (1986). Ruido en circuitos y dispositivos de estado sólido . Wiley-Interscience.
  6. ^ TM Lee (2007). "La historia y el futuro de RF CMOS: del oxímoron a la corriente principal" (PDF) . IEEE Int. Conf. Diseño informático .
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  8. ↑ a b c d e f g h i j k l m n O'Neill, A. (2008). "Asad Abidi reconocido por su trabajo en RF-CMOS". Boletín de la sociedad de circuitos de estado sólido IEEE . 13 (1): 57–58. doi : 10.1109 / N-SSC.2008.4785694 . ISSN 1098-4232 . 
  9. ↑ a b c d e f g h i j Abidi, Asad Ali (abril de 2004). "RF CMOS alcanza la mayoría de edad". Revista IEEE de circuitos de estado sólido . 39 (4): 549–561. Código Bibliográfico : 2004IJSSC..39..549A . doi : 10.1109 / JSSC.2004.825247 . ISSN 1558-173X . S2CID 23186298 .  
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