Boucle à phase asservie tout-numérique ultra basse consommation
Alors qu’une PLL est traditionnellement l’un des principaux consommateurs d’électricité d’une radio et peut occuper jusqu’à 30 % de sa surface, cette ADPLL présente une petite surface de 0,18 mm² dans un CMOS de 40 nm, une faible consommation électrique de 0,67 mW et d’excellentes performances. D’une grande robustesse, avec moins de -56 dBc de modulations parasites et moins de 2 ps de gigue, elle dépasse les performances des PLL numériques de dernière génération.
L’IoT intuitif est fondé sur de minuscules nœuds de capteurs intégrés de façon invisible dans notre environnement et reliés à Internet sans fil. Avec des milliards d’appareils IoT en passe d’être déployés, les remplacements de batterie deviennent impossibles et la réduction de la consommation électrique, en particulier pour la connectivité sans fil, devient une préoccupation majeure et le principal défi à relever.
La PLL est le composant radio dédié à la synthèse de fréquence et a toujours été analogique, même si la communauté de chercheurs a longtemps travaillé sur des alternatives numériques. Les PLL tout-numérique offrent un encombrement réduit, un contrôle et une testabilité optimisés ainsi qu’une meilleure évolutivité vers des nœuds CMOS avancés. Néanmoins, elles restent, à ce jour, moins performantes que les solutions analogiques.
Cette ADPLL est une première sur le marché, associant une consommation électrique de seulement 0,67 mW à des performances ultramodernes. Elle prend en charge toutes les spécifications des radios Bluetooth Low Energy (BLE) tout en réduisant considérablement le coût et la puissance consommée par rapport à n’importe quelle solution actuelle. Cette PLL numérique sans diviseur fractionnaire par N emploie une technique d’atténuation des parasites à faible consommation d’énergie ainsi qu’une technique de déroulement de phase numérique. Ces deux approches contribuent à ses excellentes performances.
« Nous sommes fiers d’avoir développé cette ADPLL à faible consommation de classe mondiale avec imec. Nous développons l’émetteur-récepteur RF avec cette ADPLL et intégrons les capteurs de puissance ultra faible et les microcontrôleurs de ROHM au module Sensor Edge, » a déclaré Isao Matsumoto, Directeur, Siège de production LSI/Siège de développement produit LSI chez ROHM. « Nous espérons qu’ils seront des leaders du marché de l’IoT. »
« Nous sommes ravis de notre collaboration avec ROHM qui nous a permis de relever un défi inédit et d’offrir une ADPLL venant parfaire le portefeuille d’imec de conceptions radio dotées de la plus faible puissance au monde. Grâce à ce succès, la PLL tout-numérique s’est transformée en une alternative mûre et supérieure aux PLL analogiques courantes, » a commenté Kathleen Philips, Directrice du programme Perceptive Systems for an Intuitive IoT chez imec/Holst Centre. « L’ADPLL est prête pour une production de masse et est en cours d’expédition chez nos partenaires industriels en vue de son intégration aux produits. »
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