罗讯教授团队再次在芯片奥林匹克ISSCC会议上发表论文

2021-02-26 15:26:37

近日，在国家自然科学基金重点项目、青年项目的大力支持下，电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室罗讯教授团队在集成电路领域顶级会议芯片奥林匹克IEEE International Solid-State Circuits Conference（ISSCC）上发表两篇论文（我校均为第一单位），介绍了该团队在低相噪/高优值多核阵列振荡器芯片、深回退效率/高功率数字化正交功率放大器芯片领域的研究成果，此为罗讯教授团队连续第二年在ISSCC大会上发表论文。我校建校至今，第一单位发表ISSCC共7篇，其中罗讯教授团队3篇。

图1 离散耦合谐波阻抗扩展多核振荡器芯片与性能对比

多频多制式无线传输系统是构建世界万物互联的关键，其广泛采用宽频信号生成阵列。这类架构面临着各子频率源间的相互干扰、振荡器间的互耦等问题，从而影响输出信号质量、频谱纯净度、频率覆盖范围；同时多核架构会导致系统整体功耗大、性能优值低。因此，如何实现低相位噪声、高性能优值的宽频信号生成，并建立相关设计理论与方法，已成为新一代无线传输的关键挑战。针对该挑战，罗讯教授团队系统研究了多核阵列振荡器耦合机理，并建立了离散耦合与谐波阻抗扩展理论。离散耦合架构既能整合多核谐振器，实现芯片尺寸小型化；同时确保多核电流电压耦合方向，避免多模振荡并发现象。谐波阻抗扩展理论为宽频范围下振荡器频谱纯净度与性能优值的同时突破提供理论指导。基于以上理论设计的多核振荡器在实现顶尖归一化相位噪声的同时，突破了多核振荡器性能优值业界记录。该工作基于国产硅基40-nm CMOS工艺研制，以《A 3.09-to-4.04GHz distributed-boosting and harmonic-impedance-expanding multi-core oscillator with -138.9dBc/Hz at 1MHz offset and 195.1dBc/Hz FoM》为题发表在2021年ISSCC大会上、并作长文会议报告（30 min），论文第一作者为我校博士生舒一洋，通讯作者为罗讯教授。该论文入选该会议射频领域亮点技术，为2021年射频领域中国（含港澳台地区）唯一入选。

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图2 浮空/开关电容型数字化正交功率放大器芯片与性能对比

高能效高速率无线传输系统的研究目的是如何提升传送系统的数据传输速率和效率。现有发射系统重点关注对系统峰值效率的提升，但针对复杂的调制信号，传统传送系统整体效率并不高。因此，如何实现单传送系统的系统整体效率提升、传输数据率提升等，已成为新一代传送系统研究的关键。针对传统发射机系统整体效率低、传输数据率低等问题，罗讯教授团队提出了浮空/开关电容型数字化正交发射机架构，分析了开关电容数字化功率放大器中电容浮空机理，建立了利用浮空电容降低直流功耗的设计方法；同时结合混合Doherty阻抗提升技术以及可重构自耦合抵消变压器技术，可有效追踪功率放大器回退时的最优负载阻抗，从而进一步提升系统整体效率。该工作基于国产硅基40-nm CMOS工艺研制，以《A watt-level quadrature switched/floated-capacitor power amplifier with back-off efficiency enhancement in complex domain using reconfigurable self-coupling canceling transformer》为题发表在2021年ISSCC大会上、并作长文会议报告（30 min），论文第一作者为我校博士生杨秉正，通讯作者为钱慧珍副教授、罗讯教授。

我校电子薄膜与集成器件国家重点实验室罗讯教授团队（ASIS & BEAM X-LAB）于2015年7月正式组建。成立至今，团队主持了近30项纵向/横向产学研用科研项目，含国家自然科学重点基金、国家863计划等项目；团队培育出IEEE领域顶刊MWCL责任主编（亚洲首位）、IEEE MTT学会技术发展委员会委员（MTT-4、MTT-5、MTT-23等三个分委会委员）、IEEE IMS技术委员会委员、IEEE RFIC技术委员会委员、IEEE EDL期刊金牌审稿人等。团队现已在国际集成电路领域、国际微波/毫米波等领域顶级期刊（IEEE JSSC、IEEE TMTT、IEEE MWCL、IEEE TCAS-I、IEEE EDL等）、芯片奥林匹克会议（ISSCC）、国际微波/毫米波等领域第一会议（IMS）、国际射频集成电路年会（RFIC）、国际定制集成电路会议（CICC）等发表收录百余篇高水平论文；现已授权37项国内外发明专利（含美国专利12项、欧洲专利6项、韩国专利2项），其中31项专利技术转产海思半导体等企业消费电子（含智能手机等）领域，并大规模商用量产，推动了国产先进射频工艺制程的发展与应用。团队培养的博士生、硕士生、本科生斩获了28项射频/微波/毫米波/太赫兹等领域的IEEE 国际重要奖项，含IEEE MTT-Society Graduate Fellowship Award三人次（含中国首位）、IEEE SSC-Society Predoctoral Achievement Award一人次、IEEE MTT-Society Undergraduate Scholarship Award两人次、IEEE IMS最佳论文展示奖、IEEE IMS最佳学生设计奖4项（含冠军3项）等。