基于標準SiGe BiCMOS工藝的寬帶全差分光接收機的研制.pdf

1、天津大學博士學位論文基于標準SiGeBiCMoS工藝的寬帶全差分光接收機的研制ImplementationofBroadbandopticalReceiverBasedonstandardSiGeBiCMoSrI’echnology一級學科：學科專業(yè)：研究生：指導教師：電子科學與技術(shù)微電子學與固體電子學宋奇?zhèn)ッ懞缣旖虼髮W電子信息工程學院二零一五年六月中文摘要光通信技術(shù)正迅速將其應用領(lǐng)域擴展到互連系統(tǒng)中，而基于銅線的電互連逐漸被光纖所取

2、代。硅基光電子技術(shù)從低價格和高集成度出發(fā)，引領(lǐng)著下一代光通信的發(fā)展趨勢。光接收機作為光互連系統(tǒng)的核心模塊之一，自然成為硅基光電子的研究熱點方向。標準SiGeBiCMOS工藝除了具有低噪聲和較好的頻率特性之外，同時還具有較好的光電特性，因此成為硅基寬帶光接收機設(shè)計的最理想工藝。很多國內(nèi)外學者已經(jīng)開始對基于標準SiGeBiCMOS工藝的光接收機進行了一些的研究，但其結(jié)果離商用化標準仍有一定差距。本文基于標準SiGeBiCMOS工藝對寬帶光接

3、收機系統(tǒng)進行了研究，主要進行了如下工作：1、基于IBM7WL標準O18umSiGeBiCMOS工藝對DPD、PIN和HPT光電探測器進行了建模，分析了影響光電探測器響應度和帶寬的因素，并流片實現(xiàn)。在850nm波長的輸入光照條件下，三種探測器的響應度分別能達到O007刖W(wǎng)，00lA側(cè)和04AW。其中，HPT光電晶體管的性能己接近商用化標準。同時，提出了一種基于PN結(jié)構(gòu)的全差分光電探測器，可將單根光纖輸出的光信號轉(zhuǎn)換成一對全差分電流信號。2

4、、利用標準018岫CMOS器件設(shè)計了一款集成cascode反饋型RGC輸入級、兀型匹配網(wǎng)路及一種新型米勒電容補償技術(shù)的寬帶跨阻放大器，測試結(jié)果為跨阻增益57dBQ，帶寬82GHz及靜態(tài)功耗22mW；利用SiGe船T器件(截止頻率60GHz)設(shè)計了一款集成新型電容簡并RGC輸入級、7【型匹配網(wǎng)路的寬帶跨阻放大器，測試結(jié)果為跨阻增益61dBQ、帶寬15GHz及靜態(tài)功耗32mW。3、利用標準018umCMOS器件設(shè)計了一款反比例縮放限幅放大器

5、，增益30dB、帶寬59GHz，同時設(shè)計一款交錯式三階有源反饋限幅放大器，增益444dB、帶寬93GHz；利用SiGeHBT器件設(shè)計了一款集成電容簡并結(jié)構(gòu)及ChenyHooDer結(jié)構(gòu)的限幅放大器，增益464dB，帶寬205GHz；利用CMOS器件設(shè)計了一款fT倍頻緩沖級，增益37dB，帶寬17GHz。4，利用標準018岫CMOS工藝設(shè)計了一款全差分光接收機，跨阻增益925dBQ，帶寬89GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達到10Gb／s；利用標準O1