A/D- und D/A-Wandler

Bild 1: Der Teledyne e2v Standort in Saint-Egrève bei Grenoble. Teledyne e2v

Der 1960 gegründete US-amerikanische Teledyne-Konzern setzt heute rund 2,9 Milliarden US-Dollar um und beschäftigt etwa 11000 Mitarbeiter weltweit. Eingeteilt wird dabei in die Segmente Messtechnik (unter anderem mit den Messgeräten von Teledyne LeCoy), Bildverarbeitung (zum Beispiel Sensoren, Kameras, Lidar und MEMS), Luft- und Raumfahrt sowie Engineered Systems (Raketentechnik). Im Halbleiterbereich wird schon sehr lange, beginnend mit Motorola Halbleiter und dann Freescale, mit NXP zusammengearbeitet. Überwiegend auf dem Gebiet langzeitverfügbare High-Rel-Produkte und Obsolescence-Management.

Im Jahr 2017 hat Teledyne die Firma e2v gekauft und den Firmennamen in Teledyne e2v umgewandelt. Bereits in den 1940er Jahren war e2v als Teil der damaligen Marconi-Gruppe aktiv. In Grenoble befindet sich der französische Standort für Entwicklung und Fertigung von hochzuverlässigen elektronischen Bauelementen und Subsystemen, ein Standort an dem schon 1955 Dioden und Transistoren gefertigt wurden. Am Standort Saint-Egrève nahe Grenoble sind 400 Mitarbeiter, davon 200 Ingenieure, beschäftigt und es werden 137 Millionen Euro umgesetzt. Der Standort ist Fabless, verfügt aber über umfangreiche Fertigungstechnologien: Wafer Back-end, Flip Chip, Wire Bond und SMD. Als Testmöglichkeiten sind Wafer Probe, Gehäusetest, Burn-in und Screening vorhanden. Aktuell wird auf einer 2000 m² großen Reinraumfläche gefertigt, für 2021 ist unter dem Projektnamen Gecko (GECkO) ein völlig neuer und optimierter 1000 m² großer Reinraum geplant.

A/D- und D/A-Wandler

Bild 2: Das zusammen mit Fraunhofer IIS entwickelte Prototyping-Board für A/D- und D/A-Wandler. Teledyne e2v

A/D- und D/A-Wandler

Seit 1995 befasst sich die jetzige Teledyne e2v mit der Entwicklung und Fertigung von Wandlern im GHz-Bereich. A/D-Wandler gibt es für Anwendungen bis ins C-Band (der Vierkanal-Kanal A/D-Wandler bis 6 GS/s EV12AQ600). Auf der Digital-Analog-Wandler-Seite reichen die Produkte bis ins Ka-Band (EV12DD700, ein zweikanaliger 12 GS/s D/A-Wandler mit erweitertem Dynamikbereich). Ob L-, S-, C-, X-, Ku- und Ka-Bank, immer mehr Frequenzbänder können mit der direkt wandelnden Technik (also ohne Verwendung von Zwischenfrequenzen) erreicht werden. Auch kann simultan in mehreren Frequenzbändern gleichzeitig gearbeitet werden.

Für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt sind Qualitäts- beziehungsweise Gehäuse-Klassen QML Class-V und Class Y, sowie NASA Level 1/2/3 verfügbar, sowie auch ESCC9000, QML Class-Q und ECSS Class; eine mögliche Variante ist auch EP Enhanced Plastic. Bei Teledyne e2v wird intensiv daran gearbeitet, möglichst frühzeitig von HF/Mikrowelle in digitalen Code zu wandeln, um zum Beispiel auf schwergewichtige Koax-Kabel- oder Hohlleitertechnik verzichten zu können um möglichst direkt auf Lichtleitertechnik zu wechseln. In der Zukunft also Flächen-Antennen ohne HF-Schnittstellen, sondern digitale Lichtleiter-Schnittstelle.

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Bild 3: Teledyne e2v führt viele NXP-Prozessoren in erhöhten Temperaturbereichen fort und bietet für dafür auch langfristige Liefergarantien. Teledyne e2v

Prototyping Boards für A/D- und D/A-Wandler

Datenwandler sorgen an der Schnittstelle zwischen physikalischer Signalübertragung und digitaler Signalverarbeitung dafür, dass Sendern und Empfängern der Austausch von Datenströmen nahtlos gelingt. Um breitbandige Eingangssignale korrekt abtasten zu können, sind Hochgeschwindigkeitswandler nötig. Sie setzen analoge in digitale Signale (A/D-Wandler) und digitale in analoge Signale (D/A-Wandler) mit hoher Abtastrate um.

Mit dem Entwurf und der Umsetzung von Prototyping-Boards unterstützt das Fraunhofer IIS Teledyne e2v bei der Entwicklung und Integration leistungsfähiger A/D- und D/A-Wandler. Mithilfe der Prototyping-Boards können neue A/D- und D/A-Wandler schon im Entwicklungsprozess in geplante Systemarchitekturen integriert werden. Die für Teledyne e2v entwickelte Lösung für die Multi-ADC-Synchronisationsbewertung enthält zwei 12 Bit auflösende A/D-Wandler EV12AQ600, mit denen erweiterte Synchronisationsfunktionen getestet werden können; im Einkanal-Betrieb sind dabei bis 6,4 GS/s möglich, vierkanalig bis 1,6 GS/s. Das Prototyping-Board verfügt außerdem über vier Eingänge an den beiden A/D-Wandlern (also insgesamt acht Eingänge. Der Takt kann auf dem Board selbst generiert werden oder über einen externen Taktgeber. Enthalten ist auch ein FPGA-Modul von Trenz Electronics (TE0808-04), das auf Xilinx Zynq Ultrascale basiert.

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Bild 4: Roadmap 2018 bis 2021 des European Center of Excellence für System-in-Package der Teledyne e2v in Grenoble. Teledyne e2v

Kooperation mit ST Microelectronics

Die beiden wichtigen Akteure des „Silicon Valley“ in Grenoble haben sich entschlossen, ihre Stärken zu kombinieren: ST Microelectronics und Teledyne e2v Semiconductors unterzeichneten dazu im Oktober 2018 einen Vertrag, der den Rahmen für eine langfristige Zusammenarbeit schafft. Es geht darum, gemeinsam ein bisher einzigartiges, weltraumtaugliches Flip-Chip-Kompetenzzentrum für große Chips zu schaffen, wobei ST-C65Space-Wafer und 28 FDSOI-Wafer sowohl auf keramischen als auch auf organischen Substraten verwendet werden sollen.

Prozessoren

Dort, wo NXP-Prozessoren im Temperaturbereich -40 bis 105 °C arbeiten, sind die ergänzenden Teledyne e2v-Varianten für den Bereich -55 bis +125 °C zugelassen. Im Bereich Prozessoren für die Luft- und Raumfahrt hat Teledyne e2v jetzt auch ARM sowie die Qormino-Plattform im Portfolio. Das Unternehmen besitzt die AS9100/EN9100 Zertifizierung. Für den Weltraum-Einsatz ist neu der Prozessor LS1046-Space, der auf vier 64-Bit-Cortex-A72 Kernen basiert und das langzeitverfügbare Prozessors-Subsystem Qormino QLS1046-Space, welches zusätzlich zum vorgenannten Prozessor noch einen 4 GByte DDR4-Speicher (72 Bit, inklusiv 8 Bit ECC) enthält.

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Bild 5: Das Prozessor-Subsystem Qormino QLS1046. Teledyne e2v