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基于先进结构的高性能CMOS数据转换器关键技术及应用

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登记号:G20200533

所属行业:信息传输、软件和信息技术服务业

学科分类:信息科学与系统科学;电子与通信技术;

关键词: CMOS集成电路 模数转换器 数模转换器 高速高精度 低功耗设计

绿色分类:节能电子产品;

  • 基本信息
成果名称: 基于先进结构的高性能CMOS数据转换器关键技术及应用
成果登记号: G20200533 学科分类: 信息科学与系统科学;电子与通信技术;
绿色分类: 节能电子产品; 项目关键词: CMOS集成电路  模数转换器  数模转换器  高速高精度  低功耗设计
推荐单位:

复旦大学

成果所处阶段: 成熟应用阶段
合作方式: 合资合作,面洽, 成果所属行业: 信息传输、软件和信息技术服务业
国家/地区: 中国 知识产权: 发明专利,其他
简介: 点击查看

本项目所属学科为模拟集成电路技术(学科代码:5104025)集成电路是我国信息产业的基石,芯片连续十年超过原油成为最大宗进口商品。尤其是应用于大型基础电子装备的核心芯片,几乎全部依赖进口,成为产业的“阿喀琉斯之踵”。本项目的高性能数据转换器(ADC/DAC)是通信基站、雷达、卫星、测量仪器等大型电子装备中的核心器件,兼顾高速、高精度和低功耗应用要求。选择CMOS工艺实现高性能ADC/DAC是考虑其低功耗的特点。但相比双极型、化合物半导体工艺,CMOS在噪声和速度方面存在劣势。如何既降低功耗,又实现高速、高精度的信号转换,是本项目研制CMOS数据转换器所面临的技术挑战,也是模拟集成电路领域的国际前沿课题。复旦大学和北京微电子技术研究所通过产学研合作,在国家科技重大专项支持下,十年磨一剑,围绕高性能CMOS数据转换器在高速、高精度、高能效设计方面的难点,提出了多种先进结构,突破了一系列关键技术瓶颈,形成如下关键发明:关键发明1:提高ADC线性度的基于悬浮深阱结构的MOS自举开关。传统技术受制于CMOS内在寄生电容的非线性,无法兼顾高速和高线性采样。本项目提出的基于预充电-悬浮深阱结构的输入晶体管将寄生电容的波动降低至传统结构的3%,在宽带信号输入时实现高线性采样。发明的ADC产品应用于雷达及载人航天工程。关键发明2:提高ADC采样率的多通道时间交织ADC的误差校正方法。多通道时间交织是大幅提升ADC速度的途径,其误差校正是保证高精度的关键。本项目提出的基于LMS-FIR的数字后台校正技术,突破了传统方法对输入信号的约束和对交织通道数的限制,校正效果显著。发明的ADC产品应用于北斗卫星、载人航天、雷达及国产高速示波器。关键发明3:提高ADC能效的整合型前端运算放大器共享结构。航天应用对低功耗有很高要求。本项目提出的针对整合型前端的运算放大器“分裂-共享”结构,相对传统技术,在降低功耗的同时,消除了孔径误差和记忆效应,保证了高精度,提升了电路能效水平。发明的ADC产品应用于雷达及载人航天工程。关键发明4:提高DAC综合性能的电流分叉结构静态校正和随机化时钟技术。相对传统方法,可同时校正高低位电流源静态误差,不引入冗余阵列;随机时钟控制的动态性能校准不引入毛刺杂散。校正效果显著,无杂散动态范围提升了26dB以上。发明的DAC产品应用于北斗卫星、载人航天、探月工程及宽带通信设备。本项目获35项授权发明专利,产品性能达到国际先进水平,高等级产品为国家重大工程完成型号配套,为缓解航天领域芯片“卡脖子”困局做出了不可替代的贡献。工业级产品在国产中高端电子仪器中批量商用,取得了良好的经济效益。本项目发表论文21篇,他引111次,体现了技术创新的国内外影响力;在培养优秀学科带头人、建设高素质技术团队、推动模拟集成电路的学科发展和产业进步,保障国家安全做出了重要贡献,社会效益显著。

姓名: 任俊彦 性别:
出生日期: 2020-05-27 08:00:00.0 职务:
国籍(地区): 中国 联系地址: 上海市杨浦区邯郸路220号
电子邮件: chengguo@fudan.edu.cn
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