0.18μm自偏置锁相环抗单粒子辐射加固技术研究

设计了一款抗辐射自偏置锁相环(PLL),对PLL电路中关键逻辑进行单粒子效应分析,找出敏感节点,再对这些节点进行加固设计。该PLL电路用SMIC 0.18μm 1P4MCMOS工艺实现了设计。加固后的电路在中国原子能科学研究院核物理研究所,选择入射能量为206MeV、LET为37MeV·cm2/mg的72 Ge离子进行了单粒子辐射试验。PLL未发生失锁现象,能够满足航天应用的需求。     

一款通过抗辐照设计加固技术实现的抗单粒子锁相环

本文设计了一款抗辐照设计加固的锁相环。通过增加一个由锁定探测电路、两个运放和4个MOS器件组成的电荷补偿电路,该锁相环显著地减小了单粒子瞬态引起失锁后系统的恢复时间。许多传统的加固方法主要是致力于提高电荷泵输出结点对单粒子瞬态的免疫力,本文的加固方法不仅能够降低电荷泵输出结点对单粒子瞬态的敏感性,而且也降低了其他模块对单粒子瞬态的敏感性。本文还提出了一种新的描述锁相环对单粒子顺态敏感性的系统模型,基于该模型比较了传统的和加固的锁相环对单粒子瞬态的免疫能力。通过Sentaurus TCAD 仿真平台模拟了单粒子瞬态引起的电流脉冲,用于电路仿真。基于130 nm CMOS 工艺设计了两个锁相环电路,晶体管级的仿真表明本文提出的抗单粒子加固锁相环的恢复时间比传统的锁相环提高了94.3%,同时,电荷补偿电路没有增加系统参数设计的复杂性。     

辐照加固的500MHz锁相环设计

设计了一款与CSMC 0.5μm CMOS工艺兼容的频率为500 MHz的辐照加固整数型锁相环电路,研究了总剂量辐照以及单粒子事件对锁相环电路主要模块及整个系统性能的影响。此外,通过修正BSIM3V3模型的参数以及施加脉冲电流源来模拟总剂量辐照效应和单粒子事件,对锁相环整体电路进行了电路模拟仿真以及版图寄生参数提取后仿真。模拟结果表明,辐照总剂量为1Mrad(Si)时锁相环电路仍能正常工作,产生270.58~451.64 MHz的时钟输出,峰峰值抖动小于100 ps,锁定时间小于4μs;同时在对单粒子事件敏感的数字电路的主要节点处施加脉冲电流源后,锁相环电路均能在短时间内产生稳定的输出。     

应用于无线通信收发系统锁相环的研究

无线通信收发系统需要锁定时间较短的锁相环,从而提高数据传输速率。文章主要对PFD和电荷泵模块进行研究,消除了PFD的盲区,引入的推入式电荷泵加快了锁相环的入锁。在此基础上设计了一种快速锁定电荷泵锁相环（CP-PLL）,并采用TSMC 0.35um CMOS工艺,Cadence Spectre/Virtuoso仿真工具对其进行验证。经测试,PLL能实现信号频率从203.4MHz～286.6MHz范围内的锁定,锁定时间小于60个时钟周期,相位噪声-107.75dBc/Hz@1MHz,功耗小于13.15mW。     

一种基于锁相环的COT开关频率锁定技术

提出了一种可以在宽频范围内控制恒定导通时间(COT)电流模环路开关频率的锁相环(PLL)电路.电路采用经典电荷泵锁相结构,针对传统COT锁频方案中瞬态频率锁定速度和频率锁定精度性能无法兼顾的问题,通过一个由三极管构成的电流乘法计算单元引入PLL控制和输入电压前馈信息改变计时电容的充电电流,控制开关频率,保证了电路的锁频速度和精度.此外,锁相环的环路参数在宽电压变化范围内不发生变化,简化了频率补偿网络的设计.采用0.25 μm 60 V双极型-CMOS-DMOS (BCD)工艺对电路进行了仿真和流片,芯片面积为2.83 mm2.结果表明,该电路在200 kHz～1.8 MHz的开关频率内均可以实现良好的频率锁定功能,开关频率的波动幅度小于0.2 kHz,验证了设计的正确性.     

基于130nm PD-SOI工艺存储单元电路的抗辐射加固设计

基于130 nm部分耗尽绝缘体上硅(SOI) CMOS工艺,设计并开发了一款标准单元库.研究了单粒子效应并对标准单元库中存储单元电路进行了抗单粒子辐射的加固设计.提出了一种基于三模冗余(TMR)的改进的抗辐射加固技术,可以同时验证非加固与加固单元的翻转情况并定位翻转单元位置.对双互锁存储单元(DICE)加固、非加固存储单元电路进行了性能及抗辐射能力的测试对比.测试结果显示,应用DICE加固的存储单元电路在99.8 MeV ·cm2 ·mg_1的线性能量转移(LET)阈值下未发生翻转,非加固存储单元电路在37.6 MeV·cm2·mg_1和99.8 MeV·cm2·mg_1两个LET阈值下测试均发生了翻转,试验中两个版本的基本单元均未发生闩锁.结果证明,基于SOI CMOS工艺的抗辐射加固设计(RHBD)可以显著提升存储单元电路的抗单粒子翻转能力.     

直接数字频率合成信号发生器的设计

简要介绍了基于现场可编程门阵列(FPGA)及直接频率合成信号发生器(DDS)技术的信号发生器设计和实现.该设计采用CycloneⅡ系列器件EP2C8Q208C8实现DDS波形产生电路、D/A转换器控制及与ARM接口等功能,用先进精简指令单片机(ARM) STM32F103进行频率控制字、相位控制字,频率输出显示等控制.由于FPGA的晶振是50 MHz,经过增强型锁相环(PLL)后采样频率可达到250 MHz,通过14位400MSPS的高速数模转换器(DAC)和7阶椭圆低通滤波器,最终输出的正弦波最大频率可达到70 MHz.     

一种电流失配自适应补偿宽带锁相环设计

针对宽带自偏置锁相环(PLL)中存在严重的电荷泵电流失配问题,提出了一种电流失配自适应补偿自偏置锁相环。锁相环通过放大并提取参考时钟与反馈时钟的锁定相位误差脉冲,利用误差脉冲作为误差判决电路的控制时钟,通过逐次逼近方法自适应控制补偿电流的大小,逐渐减小鉴相误差,从而减小了锁相环输出时钟信号抖动。锁相环基于40 nm CMOS工艺进行设计,后仿真结果表明,当输出时钟频率为5 GHz时,电荷泵输出噪声从-115.7 dBc/Hz@1 MHz降低至-117.7 dBc/Hz@1 MHz,均方根抖动从4.6 ps降低至1.6 ps,峰峰值抖动从10.3 ps降低至4.7 ps。锁相环输出时钟频率为2～5 GHz时,补偿电路具有良好的补偿效果。     

用传输门VCO和动态PFD设计低功耗CMOS琐相环

锁相环（PLL）是VLSI系统的重要单元电路之一,为了实现高速低功耗的CMOS锁相环,用传输门VCO和动态反相器PFD电路设计CMOS锁相环。传输门结构VCO具有高速、低电压和低功耗的特性,而动态反相器PFD具有功耗低和面积小的特点。SPICE模拟表明,当电源电压为2．5V时,基于0．6μmCMOS工艺设计的CMOS锁相环电路,工作频率高达1000MHz,而功耗低于50mW。     

存储单元抗TID/SEL电路加固技术面积代价研究

在太空辐射环境中,总剂量辐射(Total Ionizing Dose,TID)效应和单粒子闩锁(Single Event Latch,SEL)效应严重影响存储器的可靠性.由此讨论了存储单元TID效应和SEL效应的原理,探讨了基于电路的加固技术(RHBD),设计了4种新的抗TID/SEL存储单元加固方案,并和现有几种方案进行对比,研究了这些加固方案的面积代价.研究结果表明,抗TID/SEL RHBD方案普遍会使存储单元的版图面积增加87.5%以上.提出了一种加固方案,可以在加固性能和面积代价上得到较好的折衷.     

聚对苯撑苯并双(口恶)唑发光及其器件制备

采用光谱技术,研究了聚对苯撑苯并双(口恶)唑(PBO)溶液的光敏发光特性,并用相对法估算出溶液发光效率在50%范围.结合光谱技术、半导体电学和电化学等研究手段,具体研究了以PBO为发光层的单层电致发光器件,研究结果显示,电致发光与薄膜的光致发光有具有相同的发光中心,峰值位于510 nm左右.同时发现,由于存制备过程中不同处理条件使得不同厚度薄膜残留的掺杂物质浓度不同,从而引起薄膜的导电性的不同.使得器件的阈值场强随PBO厚度的减小而逐渐增加.     

系统级封装新型埋入式电源滤波结构的研究

在高密度小尺寸的系统级封装(SiP)中,对供电系统的完整性要求越来越高,多芯片共用一个电源网路所产生的电压抖动除了会影响到芯片的正常工作,还会通过供电网路干扰到临近电路和其他敏感电路,导致芯片误动作,以及信号完整性和其他电磁干扰问题.这种电压抖动所占频带相当宽,几百MHz到几个GHz的中频电源噪声普通方法很难去除.结合埋入式电容和电源分割方法的特点,提出一种新型高性能埋入式电源低通滤波结构直接替代电源/地平面.研究表明,在0.65～4GHz的频带内隔离深度可达-40～75 dB,电源阻抗均在0.25ohm以下,实现了宽频高隔离度的高性能滤波作用.分别用电磁场和广义传输线两种仿真器模拟,高频等效电路模型分析这种低通滤波器的工作原理以及结构对隔离性能的影响,并进行了实验验证.     

Emerging interconnects: a state-of-the-art review and emerging solutions

Aluminium was a primary material for interconnection in integrated circuits (ICs) since their inception. Later, copper was introduced as interconnect material which has better metallic conductivity and resistance to electromigration. As the aggressive technology scaling continues, the copper resistivity increased because of size effects, which causes increase in delay, power dissipation and electromigration. The need to reduce the resistor-capacitor??????? delay, dynamic power utilisation and the crosstalk commotion is as of now the fundamental main impetus behind the presentation of new materials. The purpose of this paper is to do a survey of interconnect material used in IC from introduction of ICs to till date. This paper studies and reviews new materials available for interconnect application which are optical interconnects, carbon nanotube (CNT), graphene nanoribbons (GNRs) and silicon nanowires which are alternatives to copper. While doing a survey of interconnect material, it is found that multiwalled CNTs, multilayer GNR and mixed CNT bundles are promising candidates and are ultimate choice that can strongly address the problems faced by copper but on integration basis copper would last for coming years.     

Arsenic deposition as a precursor layer on silicon (211) and (311) surfaces

We investigate the properties of arsenic (As) covered Si(211) and Si(311) surfaces by analyzing data from x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and low-energy electron diffraction (LEED) images. We then create a model using total surface energy calculations. It was found that both Si(211) and Si(311) had 0.68±0.08 surface As coverage. Si(211) had 0.28±0.04 Te coverage and Si(311) had 0.24±0.04 Te coverage. The Si(211) surface replaces the terrace and trench Si atoms with As for a lower surface energy, while the Si edge atoms form dimers. The Si(311) surface replaces all terrace atoms and adsorbs an As dimer every other edge site. These configurations imply an improvement in the mean migration path from the bare silicon surface by allowing the impinging atoms for the next epitaxial layer, tellurium (Te), to bind at every other pair of edge atoms, and not the step terrace sites. This would ensure a nonpolar, B-face growth.     

光子晶体微腔发光二极管

光子晶体微腔因其具有增强自发辐射、定向输出和单模工作的能力而受到广泛关注。介绍了光子晶体微腔发光二极管的基本原理、设计、特性、制作及其典型器件。     

用于单光子TOF测量的时间-幅度变换器

基于新型共源共栅电流源的积分方法,设计了一种用于单光子飞行时间(TOF)测量的时间-幅度变换器(TAC).该方法有效简化了 TAC电路结构,减小了 TAC占用面积,显著提高了TOF的满量程范围(FSR).采用0.18 μm标准CMOS工艺设计.集成TAC的单光子探测器像素单元的填充因子可达到26.8％.后仿真结果表明,...     

Comparative study of maximum power point tracking techniques for hybrid renewable energy system

The power generation demand is increasing day-by-day throughout the world, therefore, the use of hybrid systems becomes a significant solution. The hybrid renewable energy system (HRES) is used for delivering power in various regions in order to overcome intermittence of wind and solar resources. Because of increasing environmental problems, for example, greenhouse gas emission and energy cost have interested novel research into substitute methods in favour of electrical power generation. Maximum Power Point Tracking (MPPT) control method is a vast deal of novel research used for enhancing the efficiency of HRES. The authors have revealed that the hybrid techniques i.e. Global MPPT, fuzzy-neuro systems, Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS), Perturbed and Observe (P&O) + Adaptive Neural Network (ANN) etc. can provide best results as compared to other MPPT control methods. This paper offering a state of art review of MPPT control techniques for HRES.     

多孔硅发光机制的分析

从量子力学的基本理论出发讨论了量子限制效应，推导出多孔硅有效禁带宽度增量并用量子限制效应和表面态及其物质在发光中作用的理论解释了ＰＳ光致发光的实验现象。     

一种基于分段CRC的LDPC译码的改进算法

级联多个循环冗余校验(CRC)的LDPC译码算法有效地改善了译码的收敛特性。然而在其译码算法中,当CRC检测的整体漏检概率不够低时,出现误码平台。因此,该文提出了改进算法,通过减少在译码算法中CRC检测的次数,降低整体漏检概率,提高了误码性能。仿真表明改进的算法提高了误码性能,译码复杂度也增加不大。     

Maskless pendeo-epitaxial growth of GaN films

High-resolution x-ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM) of pendeo-epitaxial (PE) GaN films confirmed transmission electron microscopy (TEM) results regarding the reduction in dislocations in the wings. Wing tilt ≤0.15° was due to tensile stresses in the stripes induced by thermal expansion mismatch between the GaN and the SiC substrate. A strong D°X peak at ≈3.466 eV (full-width half-maximum (FWHM) ≤300 μeV) was measured in the wing material. Films grown at 1020°C exhibited similar vertical [0001] and lateral [11 0] growth rates. Increasing the temperature increased the latter due to the higher thermal stability of the GaN(11 0). The (11 0) surface was atomically smooth under all growth conditions with a root mean square (RMS)=0.17 nm.