《超高速SiGe BiCMOS光接收機前端電路低噪聲設計方法研究》是依託西安交通大學，由李丹擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：超高速SiGe BiCMOS光接收機前端電路低噪聲設計方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李丹
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
高頻寬是光接收機高速傳輸的基本要求，而低噪聲則是衡量光接收機性能的最核心指標。傳統的光接收機前端電路中，決定系統噪聲性能的前置放大器一般採用基於並聯反饋結構的跨阻放大器。隨著電路頻寬要求進入數十GHz領域，這種經典結構日益受限於其內在的跨阻約束，噪聲性能隨頻寬增加而迅速下降。為解決這一問題，本項目旨在探索以低頻寬跨阻放大器加頻寬均衡器的新型兩級結構：通過將噪聲和頻寬目標分離，以先解決噪聲後解決頻寬的方式，打破一級結構中的跨阻約束限制，最終實現低噪聲和高頻寬目標。同時，在電晶體級電路層面，引入各個噪聲源的多元最佳化，配置電路設計最優參數，進一步最佳化噪聲。最後，為保證系統在各種條件下的最佳工作狀態，引入增益自動控制環路、均衡器自適應環路和直流失調消除環路。系統將採用較深亞微米CMOS成本更低的SiGe BiCMOS來設計，最終實現一種高性能、低成本、高集成度的低噪聲光接收機前端電路設計。
結題摘要
本項目受國家自然科學基金資助，開展了：(1) 25Gb/s SiGe BiCMOS低噪聲光接收機晶片研究與設計（已流片測試）; (2) 10Gb/s 180nm CMOS低噪聲光接收機晶片研究與設計（已流片測試）；(3) 56Gb/s PAM-4 45nm SOI CMOS低噪聲高線性度光接收機晶片研究與設計（已流片測試）；(4) 2x10Gb/s 180nm CMOS低功耗堆疊光接收晶片研究與設計（已流片測試）；(5) 112Gb/s PAM-4 SiGe BiCMOS低噪聲光接收機晶片研究與設計（已流片，測試進行中）；(6) 112Gb/s PAM-4 28nm CMOS低噪聲高線性度光接收機晶片研究與設計（版圖完成，尚未流片）；(7) 4x25Gb/s 28nm CMOS低功耗堆疊光接收機晶片研究與設計（版圖完成，尚未流片）。本項目從低噪聲設計這個核心科學問題設計入手，對目前各個主流速率格式的高速光接收機晶片，包括10Gb/s, 25Gb/s, 56Gb/s PAM-4, 112Gb/s PAM-4，給予了全面的研究。以低噪聲作為核心研究對象，同時研究了高線性度、低功耗、高頻寬的設計。項目涉及工藝包括180nm CMOS, 0.13μm SiGe BiCMOS, 45nm SOI CMOS, 28nm CMOS，對各個工藝下的低噪聲設計提出了相應的設計方法。因此，本工作形成了一整套低噪聲、低功耗、高頻寬、高線性度設計方法學，覆蓋不同速率和工藝。測試和仿真結果表明，本工作實現了卓有成效的低噪聲設計，主要性能指標優異。同時，項目著眼於產業套用，晶片的主要指標和產業需求掛鈎。綜上，項目的研究成果同時具有很高的科學價值和產業套用價值。
