L'introduction du SiGe dans les pMOS (Bulk et FDSOI) exige un bon contrôle de la tension de seuil (VT). Ceci nécessite une extraction précise des paramètres électriques ainsi qu'une compréhension des effets électriques du Ge dans de tels dispositifs. Dans cette thèse, nous avons d'abord proposé des méthodes pour une identification précise des paramètres électriques du « gate stack »: VT, la tension de bande plate (VFB) et l'épaisseur équivalente d'oxyde (EOT). Ces méthodes ont été validées avec des simulations Poisson-Schrödinger (PS) et appliquées avec succès aux mesures. Dans un second temps, nous avons étudié les effets électriques du Ge sur les paramètres du « gate stack » des pMOS. La comparaison des caractérisations électriques (C-V) avec les simulations PS a montré un décalage supplémentaire du travail de sortie effectif qui croit avec le Ge. Des caractérisations STEM, EELS et SIMS ont prouvé que ce décalage est due à la présence de dipôles à l'interface SiGe/oxyde. / Maintaining good threshold voltage (VT) centering is a paramount challenge for CMOS technology. The SiGe introduction in bulk and FDSOI pFETs requires VT control for such devices. To this end, we have to extract accurately electrical parameters and to understand Ge integration effects in SiGe based pFETs. In this thesis, first, we have proposed extraction methods to determine VT, flat band voltage (VFB) and equivalent oxide thickness (EOT) parameters in bulk and FDSOI transistors. The extraction methods have been validated via Poisson-Schrodinger (PS) simulations and successfully applied to measurements. Second, we have highlighted and explained electric effects of Ge on pMOS gate stack parameters. Electrical characterizations compared with PS simulations have evidenced an additional effective work function increase, induced by Ge, related to interfacial dipoles. STEM, EELS and SIMS characterizations have demonstrated that dipoles are located at SiGe/IL interface.

Les travaux de thèse, présentés dans ce manuscrit, portent sur la caractérisation et la modélisation des sources de bruit basse fréquence dans les transistors bipolaires à hétérojonction Si/SiGe:C issus des filières BiCMOS 130 et 55 nm utilisées pour la réalisation de circuits intégrés dédiés aux futures applications dans le domaine du THz. A partir des mesures réalisées en fonction de la polarisation, de paramètres géométriques (surface et périmètre d'émetteur principalement) et de la température, la composante de bruit en 1/f, associée aux fluctuations du courant de base, a été entièrement caractérisée et les sources de bruit associées localisées. Les paramètres du modèle compact SPICE ont été extraits et comparés avec ceux de la littérature. Pour la technologie BiCMOS 130 nm, la valeur obtenue pour la figure de mérite KB égale 6,8 10-11 µm² ce qui représente le meilleur résultat publié à ce jour, toutes filières de transistors bipolaires confondues. Réalisée sur une plaque entière, l'étude statistique de la dispersion du niveau de bruit en 1/f a permis d'étendre la modélisation compacte de type SPICE. Mesuré sur une large gamme de température, le niveau de bruit en 1/f n'a pas présenté de variation significative. Pour la première fois, une étude complète de la composante de bruit en 1/f associée aux fluctuations du courant de collecteur est présentée et les paramètres du modèle SPICE extraits. Concernant la caractérisation des composantes de génération-recombinaison (présence non systématique), une étude statistique a montré que les transistors de plus petites dimensions étaient les plus impactés. La comparaison entre les différentes technologies montre que ces composantes sont beaucoup plus présentes dans les technologies les moins matures. Quand ces composantes ont été associées à du bruit RTS, une méthode de caractérisation temporelle et fréquentielle a été mise en œuvre. Enfin, dans certains cas, une étude en basses températures a permis d'extraire les énergies d'activation des pièges responsables de ces composantes de génération-recombinaison. / The presented thesis work, in this manuscript, focuses on the characterization and modeling of the low frequency noise sources in heterojunction bipolar transistors Si/SiGe :C derived from 130 to 55 nm BiCMOS technology used in the production of integrated circuits dedicated for THz domain applications. From measurements versus bias, geometrical parameters (emitter area and perimeter) and temperature, the 1/f noise component, associated to the base current fluctuations, has been fully characterized and the associated sources have been localized. The SPICE compact model parameters have been extracted and compared with those of the literature. For the BiCMOS 130 nm technology, the obtained figure of merit value of 6,8 10-11 µm2 represents the best published result so far in all bipolar transistors. The dispersion study of the 1/f noise component, performed over a complete wafer, allowed us to extend the SPICE type compact modeling. Measured over a large temperature range, the 1/f noise did not show any variations. For the first time, a complete characterization of the 1/f component at the output of the transistors is presented as well as the extraction of SPICE parameters. Regarding the characterization of generation-recombination components (unsystematic presence), a statistical study has showed that transistors with small emitter areas (Ae < 1 µm2) are affected more than the transistors with large emitter areas by the presence of g-r components. Comparison between different technologies shows that these components are much more present in the less mature technologies. When these components have been associated to RTS, time and frequency domain method is implemented. Finally, in some cases, a study at low temperatures was used to extract the activation energy of the traps responsible for the generation-recombination components.

Grace aux récents développements des technologies d’intégration, il est aujourd’hui possible d’envisager la réalisation de circuits et systèmes intégrés sur Silicium fonctionnant à des fréquences auparavant inatteignables. Par conséquence, depuis quelques années, on assiste à la naissance de nouvelles applications en bande millimétrique, comme la communication sans fil à haut-débit à 60GHz, les radars automobiles à 76-77 et 79-82GHz, et l’imagerie millimétrique à 94GHz.Cette thèse vise, en premier lieu, à la définition d’une méthodologie de conception des circuits intégrés en bande millimétrique. Elle est par la suite validée au travers de son application à la conception des amplificateurs faible-bruit en technologie BiCMOS SiGe. Dans ce contexte, une attention particulière a été portée au développement d’une stratégie de conception et de modélisation des inductances localisées. Plusieurs exemples d’amplificateurs faible-bruit ont été réalisés, à un ou deux étages, employant des composants inductifs localisés ou distribués, à 60, 80 et 94 GHz. Tous ces circuits présentent des caractéristiques au niveau de l’état de l’art dans le domaine, ainsi en confirmant l’exactitude de la méthodologie de conception et son efficacité sur toute la planche de fréquence considérée. En outre, la réalisation d’un récepteur intégré pour applications automobiles à 80GHz est aussi décrite comme exemple d’une possible application système, ainsi que la co-intégration d’un amplificateur faible-bruit avec une antenne patch millimétrique intégrée sur Silicium. / The interest towards millimeter waves has rapidly grown up during the last few years, leading to the development of a large number of potential applications in the millimeter wave band, such as WPANs and high data rate wireless communications at 60GHz, short and long range radar at 77-79GHz, and imaging systems at 94GHz.Furthermore, the high frequency performances of silicon active devices (bipolar and CMOS) have dramatically increased featuring both fT and fmax close or even higher than 200GHz. As a consequence, modern silicon technologies can now address the demand of low-cost and high-volume production of systems and circuits operating within the millimeter wave range. Nevertheless, millimeter wave design still requires special techniques and methodologies to overcome a large number of constraints which appear along with the augmentation of the operative frequency.The aim of this thesis is to define a design methodology for integrated circuits operating at millimeter wave and to provide an experimental validation of the methodology, as exhaustive as possible, focusing on the design of low noise amplifiers (LNAs) as a case of study.Several examples of LNAs, operating at 60, 80, and 94 GHz, have been realized. All the tested circuits exhibit performances in the state of art. In particular, a good agreement between measured data and post-layout simulations has been repeatedly observed, demonstrating the exactitude of the proposed design methodology and its reliability over the entire millimeter wave spectrum. A particular attention has been addressed to the implementation of inductors as lumped devices and – in order to evaluate the benefits of the lumped design – two versions of a single-stage 80GHz LNA have been realized using, respectively, distributed transmission lines and lumped inductors. The direct comparison of these circuits has proved that the two design approaches have the same potentialities. As a matter of fact, design based on lumped inductors instead of distributed elements is to be preferred, since it has the valuable advantage of a significant reduction of the circuit dimensions.Finally, the design of an 80GHz front-end and the co-integration of a LNA with an integrated antenna are also considered, opening the way to the implementation a fully integrated receiver.

Avec la croissance forte de ces dernières années des objets connectés les technologies de communication optique et radio voient davantage d’opportunités de s’associer et se combiner dans des technologies bas-couts Photoniques-Microondes (MWP). Les réseaux domestiques en sont un exemple. La bande millimétrique notamment, de 57GHz à 67GHz, est utilisé pour contenir les exigences des communications sans fils très haut-débit, néanmoins, la couverture de ces systèmes wireless est limitée en intérieur (indoor) essentiellement à une seule pièce, à la fois du fait de l’atténuation forte de l’atmosphère dans cette bande de fréquence, mais aussi de fait de l’absorption et de la réflexion des murs. Ainsi il nécessaire de déployer une infrastructure pour diffuser l’information au travers d’un système d’antennes distribuées. Les technologiques optiques et photoniques-microondes sont une des solutions envisagées. Les technologies MWP se sont également étendues et couvrent une gamme très large d’applications incluant les communications mobiles 5G, les analyses biomédicales, les communications courtes-distances (datacom), le traitement de signal par voie optique et les interconnexions dans les véhicules et aéronefs. Beaucoup de ces applications requièrent de la rapidité, de la bande-passante et une grande dynamique à la fois, en même temps de demander des dispositifs compacts, légers et à faible consommation. Le cout d’implémentation est de plus un critère essentiel à leur déploiement, en particulier dans l’environnement domestique ainsi que dans d’autres applications variées des technologies MWP.Ce travail de thèse vise ainsi le développement de composants photonique-microondes (MPW) intégrés en technologie BiCMOS ou Bipolaire SiGe/Si, à très bas coût, incluant les phototransistors bipolaires à hétérojonctions (HPT) SiGe/Si, les Diodes Electro-Luminescentes (LED) Si et SiGe, ainsi que l’intégration combinées des composants optoélectroniques et microondes, pour l’ensemble des applications impliquant des courtes longueurs d’ondes (de 750nm à 950nm typiquement).Ces travaux se concentrent ainsi sur les points suivants :La meilleure compréhension de phototransistors SiGe/Si latéraux et verticaux conçus dans une technologie HBT SiGe 80GHz de Telefunken GmbH. Nous traçons des conclusions sur les performances optimales du phototransistor. Les effets de photodétection du substrat et de la dispersion spatiale des flux de porteurs sont analysés expérimentalement. Cette étude aide à développer des règles de dessin pour améliorer les performances fréquentielles du phototransistor HPT pour les applications visées.Dans l’objectif de développer de futures interconnexions intra- et inter- puces, nous concevons des lignes de transmissions faibles-pertes et des guides d’ondes optiques polymères sur Silicium faible résistivité. Il s’agit d’une étape afin d’envisager des plateformes Silicium dans lesquelles les HPT SiGe pourront potentiellement être intégrés de manière performante à très bas coût avec d’autres structures telles que des lasers à émission par la surface (VCSEL), afin de construire un transpondeur optique complet sur une interface Silicium. Le polymère est utilisé comme une interface diélectrique entre les lignes de transmission et le substrat, pour les interconnexions électriques, et pour définir le gain du guide d’onde optique dans les interconnexions optiques.La conception, la fabrication et la caractérisation du premier lien photonique-microonde sur puce Silicium sont menées en se basant sur la même technologie HBT SiGe 80GHz de Telefunken dans la gamme de longueur d’onde 0,65µm-0,85µm. Ce lien optique complétement intégré combine des LEDS Silicium en régime d’avalanche (Si Av LED), des guides d’ondes optiques Nitrure et Silice ainsi qu’un phototransistor SiGe. Un tel dispositif pourrait permettre d’accueillir à l’avenir des communications sur-puce, de systèmes micro-fluidiques et des applications d’analyse biochimiques / With the recent explosive growth of connected objects, for example in Home Area Networks, the wireless and optical communication technologies see more opportunity to merge with low cost MicroWave Photonic (MWP) technologies. Millimeter frequency band from 57GHz to 67GHz is used to accommodate the very high speed wireless data communication requirements. However, the coverage distance of these wireless systems is limited to few meters (10m). The propagation is then limiting to a single room mostly, due to both the high propagation attenuation of signals in this frequency range and to the wall absorption and reflections. Therefore, an infrastructure is needed to lead the signal to the distributed antennas configuration through MWP technology. Moreover, MWP technology has recently extended to address a considerable number of novel applications including 5G mobile communication, biomedical analysis, Datacom, optical signal processing and for interconnection in vehicles and airplanes. Many of these application areas also demand high speed, bandwidth and dynamic range at the same time they require devices that are small, light and low power consuming. Furthermore, implementation cost is a key consideration for the deployment of such MWP systems in home environment and various integrated MWP application.This PhD deals with very cheap, Bipolar or BiCMOS integrated SiGe/Si MWP devices such as SiGe HPTs, Si LEDs and SiGe LEDs, and focused on the combined integration of mm wave and optoelectronic devices for various applications involving short wavelength links (750nm to 950nm).This research focused on the study of the following points:The better understanding of vertical and lateral illuminated SiGe phototransistors designed in a 80 GHz Telefunken GmbH SiGe HBT technology. We draw conclusions on the optimal performances of the phototransistor. The light sensitive Si substrate and two-dimensional carrier flow effects on SiGe phototransistor performance are investigated. This study helps to derive design rules to improve frequency behavior of the HPT for the targeted applications.For future intra /inter chip hybrid interconnections, we design polymer based low loss microwave transmission lines and optical waveguides on low resistive silicon substrate. It is a step to envisage further Silicon based platforms where SiGe HPT could be integrated at ultra-low cost and high performances with other structures such high-speed VCSEL to build up a complete optical transceiver on a Silicon optical interposer. The polymer is used as dielectric interface between the line and the substrate for electrical interconnections and to design the core and cladding of the optical waveguide.The design, fabrication and characterization of the first on-chip microwave photonic links at mid infrared wavelength (0.65-0.85μm) based on 80 GHz Telefunken GmbH SiGe HBT technological processes. The full optical link combines Silicon Avalanche based Light Emitting Devices (Si Av LEDs), silicon nitride based waveguides and SiGe HPT. Such device could permit hosting microfluidic systems, on chip data communication and bio-chemical analysis applications

Du fait de leur facilité de fabrication et de leurs propriétés physiques uniques, les nanofils (NFs) de semi-conducteurs présentent des potentialités d’application importantes elles pouvaient être comme briques élémentaires de nombreux dispositifs nano- et opto-électroniques. Différents procédés de fabrication ont été développés pour fabriquer et organiser ces nanofils en épitaxie sur silicium. Cependant, un des principaux problèmes réside dans le manque de reproductibilité des NFs produits naturellement. Pour obtenir un meilleur contrôle de leur périodicité, localisation, forme et taille, différents types de gravure ont été mis au point. Aujourd’hui, des incertitudes importantes persistent quant à leurs propriétés fondamentales, en raison d’un manque de corrélation entre les propriétés électroniques et optiques et les détails microscopiques (composition, structure, chimie ...etc.). L’objectif de ce travail est de développer deux types de procédés de fabrication : le premier "top-down" est basé sur la nanogravure directe par faisceau d’ions focalisés (FIB)de couches bi-dimonsionnelles de SiGe. Ce procédé permet de contrôler la taille des NFs, les déformations, et leur localisation précise. Il permet de fabriquer des réseaux de larges piliers. Les NFs réalisés par cette technique sont peu denses et de diamètre important. Le second procédé est de type "Bottom-Up" ; il s’appuie sur la croissance VLS à partir de catalyseurs métalliques (AuSi). Les NFs réalisés ont étudiés à l’échelle locale afin de mesurer la taille moyenne de contrainte ainsi que leur effet sur le confinement quantique et sur la structure de bande des NFs. / SiGe/Si core/shell nanowires (NWs) and nanodots (NDs) are promising candidates for the future generation of optoelectronic devices. It was demonstrated that the SiGe/Si heterostructure composition, interface geometry, size and aspect ratios can be used to tune the electronic properties of the nanowires. Compared to pure Si or Ge nanowires, the core-shell structures and exhibit extended number of potential configurations to modulate the band gap by the intrinsic strain. Moreover, the epitaxial strain and the band-offsets produce a better conductance and higher mobility of charge carriers. Recent calculations reported that by varying the core-shell aspect ratio could induce an indirect to direct band gap transition. One of the best configurations giving direct allowed transitions consists of a thin Si core embedded within wide Ge shell. The Germanium condensation technique is able to provide high Ge content (> 50%) shell with Si core whom thickness of core and shell can be accurately tuned. The aim of this work is to develop two types of synthesis processes: the first "top-down" will be based on direct nanoetching by focused ion beam (FIB) of 2D SiGe layer. This process allows the control of the size of NWs, and their precise location. The NWs achieved by this technique are not very dense and have a large diameter. The second processes called "bottom-up"; are based on the VLS growth of NWs from metal catalysts (AuSi). Grown NWs have been studied locally in order to measure the mean size and the strain and their effects on the quantum confinement and band structure of NWs.

This letter presents the design and characterization results of a multi-octave power amplifier fabricated in a 0.13μm SiGe-BiCMOS technology. The single stage power amplifier is implemented as the stack of a cascode amplifier combining broadband input matching network with resistive feedback, and a common-base amplifier with base capacitive feedback. Measurement results show that the design delivers a peak saturated output power level of 20.2 dBm, with output 1 dB compression at 19.4 dBm. The measured 3 dB power bandwidth is from 4 GHz to 32 GHz, covering three octaves. The corresponding power fractional bandwidth is 156 %. The measured peak power added efficiency is 20.6 %, and peak small signal gain is 18.6 dB. The fabricated integrated circuit occupies an area of 0.71mm2. To compare state-of-the-art multi-octave power amplifiers, the power amplifier figure of merit defined by the international technology roadmap for semiconductors is modified to include power fractional bandwidth and area. To the knowledge of the authors, the presented design achieves the highest figure of merit among multi-octave power amplifiers in a silicon based integrated circuit technology reported in literature.

Understanding thermal transport in nanoscale is important for developing nanostructured thermolelectric materials and for heat management in nanoelectronic devices. This dissertation is devoted to understand thermal transport through SiGe based superlattices. First, we systematically studied the cross-plane thermal conductivity of SiGe superlattices by varying the thickness of Si(Ge) spacers thickness. The observed additive character of thermal resistance of the SiGe nanodot/planar layers allows us to engineer the thermal conductivity by varying the interface distance down to ~1.5 nm. Si-Ge intermixing driven by Ge surface segregation is crucial for achieving highly diffusive phonon scattering at the interfaces. By comparing the thermal conductivity of nanodot Ge/Si superlattices with variable nanodot density and superlattices with only wetting layers, we find that the effect of nanodots is comparable with that produced by planar wetting layers. This is attributed to the shallow morphology and further flattening of SiGe nanodots during overgrowth with Si. Finally, the experiments show that the interface effect on phonon transport can be weakened and even eliminated by reducing the interface distance or by enhancing Si-Ge intermixing around the interfaces by post-growth annealing. The results presented in this dissertation are expected to be relevant to applications requiring optimization of thermal transport for heat management and for the development of thermoelectric materials and devices based on superlattice structures. / Verständnis des thermischen Transport auf Nanoskala ist sowohl grundlegend für die Entwicklung nanostrukturierter Materialien, als auch für Temperaturkontrolle in nanoelektronischen Bauteilen. Diese Dissertation widmet sich der Erforschung des thermischen Transports durch SiGe basierenden Übergittern. Variationen, der Si(Ge) Schichtdicken, wurden zur systematischen Untersuchung der Normalkomponente zur Wachstumsrichtung der Wärmeleitfähigkeit, von SiGe Übergittern, genutzt. Die Beobachtung des additiven Charakters, des thermischen Widerstands, der SiGe Schichten, mit oder ohne Inselwachstum, ermöglicht die Erstellung von Strukturen mit bestimmter Wärmeleitfähigkeiten durch die Variation der Schichtdicken bis zu einer Minimaldistanz zweier Schichtübergänge von ~1.5nm. Die Ge Segregation führt zu einer Vermischung, von Si und Ge, welche eine essentielle Rolle zur diffusen Phononenstreuung spielt. Unsere Untersuchungen, von planaren Übergittern und Übergittern mit variabler Inseldichte, zeigen, dass Inseln und planare Schichten zu einer vergleichbaren Reduktion, der Wärmeleitfähigkeit, führen. Diese Beobachtung lässt sich, sowohl auf die flache Morphologie als auch die Abplattung der SiGe Inseln, aufgrund der Überwachsung mit Si, zurückführen. Die Experimente zeigen außerdem, dass sich der Barriereneffekt, der Schichtgrenzen, durch Reduktion der Schichtabstände und durch verstärkte Vermischung im Bereich der Schichtgrenzen, durch Erhitzung, eliminieren lässt. Die präsentierten Messungen sind sowohl, für die Entwicklung jener Bauteile, die eine Optimierung des thermischen Transports oder Temperaturmanagment erfordern, als auch von thermoelektrischen Matieralien und Bauteilen, basierend auf Übergittern, relevant.

This thesis investigates circuits and systems for broadband high datarate transmitter systems in the millimeter-wave (mm-wave) spectrum. During the course of this dissertation, the design process and characterization of a power efficient and wideband binary phase-shift keying (BPSK) transmitter integrated circuit (IC) with local oscillator (LO) frequency multiplication and 360° phase control for beam steering is studied. All required circuit blocks are designed based on the theoretical analysis of the underlying principles, optimized, fabricated and characterized in the research laboratory targeting low power consumption, high efficiency and broadband operation. The phase-controlled push-push (PCPP) architecture enabling frequency multiplication by four in a single stage is analytically studied and characterized finding an optimum between output power and second harmonic suppression depending on the input amplitude. A PCPP based LO chain is designed. A circuit is fabricated establishing the feasibility of this architecture for operation at more than 200 GHz. Building on this, a second circuit is designed, which produces among the highest saturated output powers at 2 dBm. At less than 100 mW of direct current (DC) power consumption, this results in a power-added efficiency (PAE) of 1.6 % improving the state of the art by almost 30 %. Phase-delayed and time-delayed approaches to beam steering are analyzed, identifying and discussing design challenges like area consumption, signal attenuation and beam squint. A 60 GHz active vector-sum phase-shifter with high gain of 11.3 dB and output power of 5 dBm, improving the PAE of the state of the art by a factor of 30 achieving 6.29 %, is designed. The high gain is possible due to an optimization of the orthogonal signal creation stage enabled by studying and comparing different architectures leading to a trade off of lower signal attenuation for higher area consumption in the chosen electromagnetic coupler. By combining this with a frequency quadrupler, a phase steering enabled LO chain for operation at 220 GHz is created and characterized, confirming the preceding analysis of the phase-frequency relation during multiplication. It achieves a power gain of 21 dB, outperforming comparable designs by 25 dB. This allows the combination of phase control, frequency multiplication and pre-amplification. The radio frequency (RF) efficiency is increased 40-fold to 0.99 %, with a total power consumption of 105 mW. Motivated by the distorting effect of beam squint in phase-delayed broadband array systems, a novel analog hybrid beam steering architecture is devised, combining phase-delayed and time-delayed steering with the goal of reducing the beam squint of phase-delayed systems and large area consumption of time-delayed circuits. An analytical design procedure is presented leading to the research finding of a beam squint reduction potential of more than 83 % in an ideal system. Here, the increase in area consumption is outweighed by the reduction in beam squint. An IC with a low power consumption of 4.3 mW has been fabricated and characterized featuring the first time delay circuit operating at above 200 GHz. By producing most of the beam direction by means of time delay the beam squinting can be reduced by more than 75 % in measurements while the subsequent phase shifter ensures continuous beam direction control. Together, the required silicon area can be reduced to 43 % compared to timedelayed systems in the same frequency range. Based on studies of the optimum signal feeding and input matching of a Gilbert cell, an ultra-wideband, low-power mixer was designed. A bandwidth of more than 100 GHz was achieved exceeding the state of the art by 23 %. With a conversion gain of –13 dB, this enables datarates of more than 100 Gbps in BPSK operation. The findings are consolidated in an integrated transmitter operating around 246 GHz doubling the highest published measured datarates of transmitters with LO chain and power amplifier in BPSK operation to 56 Gbps. The resulting transmitter efficiency of 7.4 pJ/bit improves the state of the art by 70 % and 50 % over BPSK and quadrature phaseshift keying (QPSK) systems, respectively. Together, the results of this work form the basis for low-power and efficient next-generation wireless applications operating at many times the datarates available today.:Abstract 3 Zusammenfassung 5 List of Symbols 11 List of Acronyms 17 Prior Publications 19 1. Introduction 21 1.1. Motivation........................... 21 1.2. Objective of this Thesis ................... 25 1.3. Structure of this Thesis ................... 27 2. Overview of Employed Technologies and Techniques 29 2.1. IntegratedCircuitTechnology................ 29 2.2. Transmission Lines and Passive Structures . . . . . . . . 35 2.3. DigitalModulation ...................... 41 3. Frequency Quadrupler 45 3.1. Theoretical Analysis of Frequency Multiplication Circuits 45 3.2. Phase-Controlled Push-Push Principle for Frequency Quadrupling.......................... 49 3.3. Stand-alone Phase-Controlled Push-Push Quadrupler . 60 3.4. Phase-Controlled Push-Push Quadrupler based LO-chain with High Output Power ............... 72 9 4. Array Systems and Dynamic Beam Steering 91 4.1. Theoretical Analysis of BeamSteering. . . . . . . . . . . 95 4.2. Local Oscillator Phase Shifting with Vector-Modulator PhaseShifters......................... 107 4.3. Hybrid True-Time and Phase-Delayed Beam Steering . 131 5. Ultra-Wide Band Modulator for BPSK Operation 155 6. Broadband BPSK Transmitter System for Datarates up to 56 Gbps 167 6.1. System Architecture ..................... 168 6.2. Measurement Technique and Results . . . . . . . . . . . 171 6.3. Summary and performance comparison . . . . . . . . . 185 7. Conclusion and Outlook 189 A. Appendix 195 Bibliography 199 List of Figures 227 Note of Thanks 239 Curriculum Vitae 241 / Diese Dissertation untersucht Schaltungen und Systeme für breitbandige Transmittersysteme mit hoher Datenrate im Millimeterwellen (mm-wave) Spektrum. Im Rahmen dieser Arbeit werden der Entwurfsprozess und die Charakterisierung eines leistungseffizienten und breitbandigen integrierten Senders basierend auf binärer Phasenumtastung (BPSK) mit Frequenzvervielfachung des Lokaloszillatorsignals und 360°-Phasenkontrolle zur Strahlsteuerung untersucht. Alle erforderlichen Schaltungsblöcke werden auf Grundlage von theoretischen Analysen der zugrundeliegenden Prinzipien entworfen, optimiert, hergestellt und im Forschungslabor charakterisiert, mit den Zielen einer niedrigen Leistungsaufnahme, eines hohen Wirkungsgrades und einer möglichst großen Bandbreite. Die phasengesteuerte Push-Push (PCPP)-Architektur, welche eine Frequenzvervierfachung in einer einzigen Stufe ermöglicht, wird analytisch untersucht und charakterisiert. Dabei wird ein Optimum zwischen Ausgangsleistung und Unterdrückung der zweiten Harmonischen des Eingangssignals in Abhängigkeit von der Eingangsamplitude gefunden. Es wird eine LO-Kette auf PCPP-Basis entworfen. Eine Schaltung wird präsentiert, die die Machbarkeit dieser Architektur für den Betrieb bei mehr als 200 GHz nachweist. Darauf aufbauend wird eine zweite Schaltung entworfen, die mit 2 dBm eine der höchsten publizierten gesättigten Ausgangsleistungen erzeugt. Mit einer Leistungsaufnahme von weniger als 100mW ergibt sich ein Leistungswirkungsgrad (PAE) von 1.6 %, was den Stand der Technik um fast 30 % verbessert. Es werden phasenverzögerte und zeitverzögerte Ansätze zur Steuerung der Strahlrichtung analysiert, wobei Entwicklungsherausforderungen wie Flächenverbrauch, Signaldämpfung und Strahlschielen identifiziert und diskutiert werden. Ein aktiver Vektorsummen-Phasenschieber mit hoher Verstärkung von 11.3 dB und einer Ausgangsleistung von 5 dBm, der mit einer PAE von 6.29 % den Stand der Technik um den Faktor 30 verbessert, wird entworfen. Die hohe Verstärkung ist zum Teil auf eine Optimierung der orthogonalen Signalerzeugungsstufe zurückzuführen, die durch die Untersuchung und den Vergleich verschiedener Architekturen ermöglicht wird. Bei der Entscheidung für einen elektromagnetischen Koppler rechtfertigt die geringere Signaldämpfung einen höheren Flächenverbrauch. Durch die Kombination mit einem Frequenzvervierfacher wird eine LO-Kette mit Phasensteuerung für den Betrieb bei 220 GHz geschaffen und charakterisiert, was die vorangegangene Analyse der Phasen-FrequenzBeziehung während der Multiplikation bestätigt. Sie erreicht einen Leistungsgewinn von 21 dB und übertrifft damit vergleichbare Designs um 25dB. Dies ermöglicht die Kombination von Phasensteuerung, Frequenzvervielfachung und Vorverstärkung. Der HochfrequenzWirkungsgrad wird um das 40-fache auf 0.99 % bei einer Gesamtleistungsaufnahme von 105 mW gesteigert. Motiviert durch den verzerrenden Effekt des Strahlenschielens in phasengesteuerten Breitbandarraysystemen, wird eine neuartige analoge hybride Strahlsteuerungsarchitektur untersucht, die phasenverzögerte und zeitverzögerte Steuerung kombiniert. Damit wird sowohl das Strahlenschielen phasenverzögerter Systeme als auch der große Flächenverbrauch zeitverzögerter Schaltungen reduziert. Es wird ein analytisches Entwurfsverfahren vorgestellt, das zu dem Forschungsergebnis führt, dass in einem idealen System ein Potenzial zur Reduktion des Strahlenschielens von mehr als 83 % besteht. Dabei wird die Zunahme des Flächenverbrauchs durch die Verringerung des Strahlenschielens aufgewogen. Es wird ein IC mit einer geringen Leistungsaufnahme von 4.3mW hergestellt und charakterisiert. Dabei wird die erste Zeitverzögerungsschaltung entworfen, die bei über 200 GHz arbeitet. Durch die Erzeugung eines Großteils der Strahlrichtung mittels Zeitverzögerung kann das Schielen des Strahls bei Messungen um mehr als 75% reduziert werden, während der nachfolgende Phasenschieber eine kontinuierliche Steuerung der Strahlrichtung gewährleistet. Insgesamt kann die benötigte Siliziumfläche im Vergleich zu zeitverzögerten Systemen im gleichen Frequenzbereich auf 43 % reduziert werden. Auf der Grundlage von Studien zur optimalen Signaleinspeisung und Eingangsanpassung einer Gilbert-Zelle wird ein Ultrabreitband-Mischer mit geringem Stromverbrauch entworfen. Dieser erreicht eine Ausgangsbandbreite von mehr als 100 GHz, die den Stand der Technik um 23% übertrifft. Bei einer Wandlungsverstärkung von –13dB ermöglicht dies Datenraten von mehr als 100 Gbps im BPSK-Betrieb. Die Erkenntnisse werden in einem integrierten, breitbandigen Sender konsolidiert, der um 246 GHz arbeitet und die höchsten veröffentlichten gemessenen Datenraten für Sender mit LO-Signalkette und Leistungsverstärker im BPSK-Betrieb auf 56 Gbps verdoppelt. Die daraus resultierende Transmitter-Effizienz von 7.4 pJ/bit verbessert den Stand der Technik um 70 % bzw. 50 % gegenüber BPSKund Quadratur Phasenumtastung (QPSK)-Systemen. Zusammen bilden die Ergebnisse dieser Arbeit die Grundlage für stromsparende, effiziente, mobile Funkanwendungen der nächsten Generation mit einem Vielfachen der heute verfügbaren Datenraten.:Abstract 3 Zusammenfassung 5 List of Symbols 11 List of Acronyms 17 Prior Publications 19 1. Introduction 21 1.1. Motivation........................... 21 1.2. Objective of this Thesis ................... 25 1.3. Structure of this Thesis ................... 27 2. Overview of Employed Technologies and Techniques 29 2.1. IntegratedCircuitTechnology................ 29 2.2. Transmission Lines and Passive Structures . . . . . . . . 35 2.3. DigitalModulation ...................... 41 3. Frequency Quadrupler 45 3.1. Theoretical Analysis of Frequency Multiplication Circuits 45 3.2. Phase-Controlled Push-Push Principle for Frequency Quadrupling.......................... 49 3.3. Stand-alone Phase-Controlled Push-Push Quadrupler . 60 3.4. Phase-Controlled Push-Push Quadrupler based LO-chain with High Output Power ............... 72 9 4. Array Systems and Dynamic Beam Steering 91 4.1. Theoretical Analysis of BeamSteering. . . . . . . . . . . 95 4.2. Local Oscillator Phase Shifting with Vector-Modulator PhaseShifters......................... 107 4.3. Hybrid True-Time and Phase-Delayed Beam Steering . 131 5. Ultra-Wide Band Modulator for BPSK Operation 155 6. Broadband BPSK Transmitter System for Datarates up to 56 Gbps 167 6.1. System Architecture ..................... 168 6.2. Measurement Technique and Results . . . . . . . . . . . 171 6.3. Summary and performance comparison . . . . . . . . . 185 7. Conclusion and Outlook 189 A. Appendix 195 Bibliography 199 List of Figures 227 Note of Thanks 239 Curriculum Vitae 241

Interest in millimeter (mm-) wave frequencies covering the spectrum of 30-300 GHz has been steadily increasing. Advantages such as larger absolute bandwidth and smaller form-factor have made this frequency region attractive for numerous applications, including high-speed wireless communication, sensing, material science, health, automotive radar, and space exploration. Continuous development of silicon-germanium heterojunction bipolar transistor (SiGe HBT) and associated BiCMOS technology has achieved transistors with fT/fmax of 505/720 GHz and integration with 55 nm CMOS. Such accomplishment and predictions of beyond THz performance have made SiGe BiCMOS technology the most competitive candidate for addressing the aforementioned applications. Especially for mobile applications, a critical demand for future mm-wave applications will be low DC power consumption (Pdc), which requires a substantial reduction of supply voltage and current. Conventionally, reducing the supply voltage will lead to HBTs operating close to or in the saturation region, which is typically avoided in mm-wave circuits due to expectated performance degradation and often inaccurate models. However, due to only moderate speed reduction at the forward-biased base-collector voltage (VBC) up to 0.5 V and the accuracy of the compact model HICUM/L2 also in saturation, low-power mm-wave circuits with SiGe HBTs operating in saturation offer intriguing benefits, which have been explored in this thesis based on 130 nm SiGe BiCMOS technologies: • Different low-power mm-wave circuit blocks are discussed in detail, including low-noise amplifiers (LNAs), down-conversion mixers, and various frequency multipliers covering a wide frequency range from V-band (50-75 GHz) to G-band (140-220 GHz). • Aiming at realizing a better trade-off between Pdc and RF performance, a drastic decrease in supply voltage is realized with forward-biased VBC, forcing transistors of the circuits to operate in saturation. • Discussions contain the theoretical analysis of the key figure of merits (FoMs), topology and bias selection, device sizing, and performance enhancement techniques. • A 173-207 GHz low-power amplifier with 23 dB gain and 3.2 mW Pdc, and a 72-108 GHz low-power tunable amplifier with 10-23 dB gain and 4-21 mW Pdc were designed. • A 97 GHz low-power down-conversion mixer was presented with 9.6 dB conversion gain (CG) and 12 mW Pdc. • For multipliers, a 56-66 GHz low-power frequency quadrupler with -3.6 dB peak CG and 12 mW Pdc, and a 172-201 GHz low-power frequency tripler with -4 dB peak CG and 10.5 mW Pdc were realized. By cascading these two circuits, also a 176-193 GHz low-power ×12 multiplier was designed, achieving -11 dBm output power with only 26 mW Pdc. • An integrated 190 GHz low-power receiver was designed as one receiving channel of a G-band frequency extender specifically for a VNA-based measurement system. Another goal of this receiver is to explore the lowest possible Pdc while keeping its highly competitive RF performance for general applications requiring a wide LO tuning range. Apart from the low-power design method of circuit blocks, the careful analysis and distribution of the receiver FoMs are also applied for further reduction of the overall Pdc. Along this line, this receiver achieved a peak CG of 49 dB with a 14 dB tunning range, consuming only 29 mW static Pdc for the core part and 171 mW overall Pdc, including the LO chain. • All designs presented in this thesis were fabricated and characterized on-wafer. Thanks to the accurate compact model HICUM/L2, first-pass access was achieved for all circuits, and simulation results show excellent agreement with measurements. • Compared with recently published work, most of the designs in this thesis show extremely low Pdc with highly competitive key FoMs regarding gain, bandwidth, and noise figure. • The observed excellent measurement-simulation agreement enables the sensitivity analysis of each design for obtaining a deeper insight into the impact of transistor-related physical effects on critical circuit performance parameters. Such studies provide meaningful feedback for process improvement and modeling development.:Table of Contents Kurzfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ii Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv Table of Contents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii 1 Introduction 1 1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 List of symbols and acronyms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 Technology 7 2.1 Fabrication Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.1.1 SiGe HBT performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.1.2 B11HFC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.1.3 SG13G2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.1.4 SG13D7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2 Commonly Used Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.1 Grounded-sidewall-shielded microstrip line . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.2 Zero-impedance Transmission Line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.2.3 Balun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.2.3.1 Active Balun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.2.3.2 Passive Balun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3 Low-power Low-noise Amplifiers 25 3.1 173-207 GHz Ultra-low-power Amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.1.1 Topology Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.1.2 Bias Dependency of the Small-signal Performance . . . . . . . . . . . . . 27 3.1.2.1 Bias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.1.2.2 Bias vs Gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.1.2.3 Bias vs Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.1.2.4 Bias vs Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.1.3 Bias selection and Device sizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.1.3.1 Bias Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.1.3.2 Device Sizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.1.4 Performance Enhancement Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.1.4.1 Gm-boosting Inductors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.1.4.2 Stability Enhancement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.1.4.3 Noise Improvement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.1.5 Circuit Realization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3.1.5.1 Layout Scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3.1.5.2 Inductors Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.1.5.3 Dual-band Matching Network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 3.1.5.4 Circuit Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3.1.6 Results and Discussions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.1.6.1 Measurement Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.1.6.2 Measurement Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.1.6.3 Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 3.2 72-108 GHz Low-Power Tunable Amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 3.2.1 Configuration, Sizing, and Bias Tuning Range . . . . . . . . . . . . . . . . 55 3.2.2 Regional Matching Network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.2.2.1 Impedance Variation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.2.2.2 Regional Matching Network Design . . . . . . . . . . . . . . . . 60 3.2.3 Circuit Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.2.4 Results and Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.2.4.1 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.2.4.2 Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 3.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 4 Low-power Down-conversion Mixers 73 4.1 97 GHz Low-power Down-conversion Mixer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 4.1.1 Mixer Design and Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 4.1.1.1 Mixer Topology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 4.1.1.2 Bias Selection and Device Sizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 4.1.1.3 Mixer Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 4.1.2 Results and Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 4.1.2.1 Measurement Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 4.1.2.2 Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 4.2 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 5 Low-power Multipliers 87 5.1 General Design Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 5.2 56-66 GHz Low-power Frequency Quadrupler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 5.3 172-201 GHz Low-power Frequency Tripler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 5.4 176-193 GHz Low-power ×12 Frequency Multiplier . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 5.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 6 Low-power Receivers 101 6.1 Receiver Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 6.2 LO Chain (×12) Integrated 190 GHz Low-Power Receiver . . . . . . . . . . . . . 104 6.2.1 Receiver Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 6.2.2 Low-power Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 6.2.3 Building Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 6.2.3.1 LNA and LO DA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 6.2.3.2 Tunable Mixer and IF BA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 6.2.3.3 65 GHz (V-band) Quadrupler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 6.2.3.4 G-band Tripler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 6.2.4 Receiver Results and Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 6.2.5 Measurement Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 6.2.6 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 6.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 7 Conclusions 133 7.1 Summaries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 7.2 Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Bibliography 135 List of Figures 149 List of Tables 157 A Derivation of the Gm 159 A.1 Gm of standard cascode stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 A.2 Gm of cascode stage with Lcas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 A.3 Gm of cascode stage with Lb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 B Derivation of Yin in the stability analysis 163 C Derivation of Zin and Zout 165 C.1 Zin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 C.2 Zout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 D Derivation of the cascaded oP1dB 169 E Table of element values for the designed circuits 171

The continuous evolution of digital technology we enjoy today is the result of ever shrinking, faster and cheaper transistors that make up the ubiquitous integrated circuits of our devices. Over the decades, the industry has gone from purely geometrical scaling to innovative solutions like high-k dielectrics combined with metal gates and FinFETs. A possible future is the use of high mobility materials such as Germanium for the active areas of a transistor instead of Silicon. As a step towards building devices on Ge, we characterize a gate last process with epitaxial deposition of Si0.75Ge0.25 source and drain areas on bulk Si wafers. Devices fabricated are proof-of-concept PMOSFETs and NMOSFETs with channel widths of 10 µm and 40 µm and channel lengths between 0.6 µm and 50 µm. The gate electrode of the fabricated devices is insitu doped polycrystalline Silicon. The devices are electrically characterized through I-V measurements and exhibit a yield of 95%. / Den konstanta utvecklingen av digital teknik som vi åtnjuter idag drivs av den ständiga utvecklingen av transistorer. Dessa blir mer kompakta, snabbare och kostar mindre för varje generation och bygger upp de integrerade kretsar som driver all vår vardagsteknik. Under ett tidsspann på flera decennier har krympningen gått från enbart geometrisk skalning till mer innovativa lösningar. Gate-oxiden har gått från rent kiseldioxid till material med lägre relativ permittivitet vilket möjliggjort en tunnare ekvivalent elektrisk tjocklek än vad som varit möjligt för kiseloxid. FinFet eller så kallade ’tri-gate’ transistorer har ersatt den plana varianten för att öka den ledande arean utan att enheterna sväller ut över substratet. En framtida möjlighet är även att använda material med högre mobilitet för elektroner och hål än kisel där en möjlig kandidat är Germanium. Som ett steg mot målet at bygga Germanium-transistorer tillverkar vi här gate last transistorer med source och drain i in-situ dopad kisel-germanium. Dessa konceptenheter används för att definiera och utveckla tillverkningsprocessen och tillverkas i flera omgångar. Varje skiva innehåller transistorer med en bredd på 40 µm och 10 µm. Kanallängden på transistorerna går mellan 0.6 µm och 50 µm för båda bredderna och av varje enhet finns 101 stycken per kiselskiva (100 mm diameter). Gate-elektroden består i samtliga fall av in-situ dopat poly-kristallint kisel. Enheterna karaktäriseras därefter genom elektriska mätningar och mätdata analyseras och sammanställs. Det visas genom dessa mätningar att ett utfall om över 95% fungerande enheter kan uppnås med processen.