一种带有表面波互联和表面波调制器的节能低串扰cmos太赫兹i/o的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种带有表面波互联和表面波调制器的节能低串扰CMOS太赫兹I/O，包括太赫兹表面波无源器件即包含传输线，调制器以及耦合器和基于表面波无源器件的太赫兹片上表面波收发系统。传输线的传输基本模式为表面等离子体激元(SPP)，结构上包括一条薄层金属线条和一系列周期性的凸起阵列。因此，这种束缚于表面的电磁波将局域在传输线的周期性凸起结构上并进行传播。由于具备场局域特性，当把两条表面波传输线背靠背摆放时，信道之间的串扰将会降低。所述调制器是由一个双层split?ring?resonator(SRR)结构变化而来。结构中采用MOS晶体管作为开关，连接到SRR单元结构的内环上。该无源型表面波调制器不消耗静态直流功耗。本方案具有高速率传输及低功耗的特点。
【专利说明】
一种带有表面波互联和表面波调制器的节能低串扰CMOS太赫兹丨/0
技术领域
[0001]本发明属于太赫兹通信技术领域，具体涉及一种带有表面波互联和表面波调制器的节能低串扰CMOS太赫兹I/O。
【背景技术】
[0002]未来的高性能计算机需要在微处理器和内存之间做宽带高速通信。为了实现带有1000内核的片上网络(NoC)，该片上I/O需要提供超宽带以支持低功耗(〈lpj/bit/mm)的超高速率通信OlOGbps )。
[0003]RF-互联(RF-1nterconnect)是一种实现上述片上通信的办法。该方法拥有低延时和高带宽的特点(M.C-.F.Chang.，et al，“CMP network-on-chip overlaid with mult1-band RF-1nterconnect”，IEEE 14th Int.Symp.0n High Performance ComputerArchitecture(HPCA)，pp.191-202,2008.)。与传统在基带上传输电压信号(Y.Liu,P.Hsieh,S.Kim,J.Seo,R.Montoye,L.Chang,J.Tierno,and D.Friedman,uA 0.lpj/b 5-lOGb/s Charge-Recycling Stacked Low-Power 1/0 for On-Chip Signaling in 45-nmCMOS SOI /' IEEE Internat1nal Solid-State Circuits Conference(ISSCC),pp.400-401 ,February 2013.)的方式不同，RF-1本质上是在传输线上传输电磁波。“0”和“I”信号可以通过简单的ASK调制方式区别出来。与光波段的片上光互联1/0通信相比，RF-1上的所有模块可以全集成在CMOS芯片上，并且当前的载波频率可以支持到毫米波波段及太赫兹波段(Y.Shang,et.al.,127-140GHz Inject1n-locked Signal Source with 3.5mff PeakOutput Power by Zero-phase Coupled Oscillator Network in 65nm CM0S，〃IEEECICC，Sep2014.)。与片上基带通信相比，最近提出的多通道RF-1拥有更宽的带宽利用率(B.Kim,et al.，“A 1-Gb/s compact 1w-power serial 1/0 with DFE-1 IRequalizat1n in 65_nm CM0S，，，IEEE J.Solid-State Circuits,vol.44,n0.12,pp.3526-3538,Dec.2009.)。然而，在设计RF-1时用CMOS BEOL来设计的片上传输线通常具有微细间距并且是是较窄的薄层，从而导致在高频下较高的信道插损以及信道间较强的电磁场串扰。同时，为了在实现高速率传输的同时还能保证较低的误码率(BER)，片上太赫兹通信的传输速率会由于高频段片上调制器的低消光率(或开/关比)而被进一步限制。
[0004]目前，与本方案类似的技术有基于RF-1nterconnect(RF-1)的毫米波波段(60GHz)I/O收发机结构。相比于基带1/0通信方案，该方案有以下特点:I)通信效率更高，电路设计简单;2)具有低延时，可重置，多向传输特性;3)相比于基带传输，RF-1对互联的带宽有更高的利用率。
[0005]然而，传统RF-1nterconnect方案的毫米波波段收发机结构也存在以下缺点:I)片上传统传输线在高频段损耗大，传输距离小;3)所采用的调制器(Push Pull Driver)消耗直流功耗;3)传统片上传输线串扰较高;4)该调制器在太赫兹波段损耗大，开关率低;5)基于传输线的λ/4耦合器在高频段偶和效率低。
[0006]此外，RF-1I/O可以采用频分多址的方式以多载波方式进行通信，进一步提高信道总带宽。但由于在毫米波或更高频段片上密集互连线之间存在强串扰现象，该通信方式对效率和速率的提升有所限制。
【发明内容】
[0007]发明目的:为了实现超高速、全集成化化同时又具有高信息吞吐量、低误码率的用于微处理器到内存之间有线通信，本发明提出了一种基于表面波传输机制的太赫兹(THz)片上表面波1收发系统。通过利用表面波传输模式的高电场束缚效果，可以抑制太赫兹波段常见的临近效应和辐射效应从而降低电磁波传输损耗，而采用可大量生产的完全兼容的CMOS表面等离子体收发系统，增加通信距离，速度的同时降低系统功耗。通过采用基于表面波传输的太赫兹收发器件(包括传输线，调制器以及耦合器)，可以降低电磁波传播的损耗。同时，相对于现有的如背板通信或者RF-1nterconnect的收发系统，工作在太赫兹波段的表面波收发系统不需要锁相环以及时钟恢复电路，同时拥有更大的通信带宽，因此降低了系统功耗及面积，并且可以提高数据的吞吐量和传输速度。
[0008]本发明的内容可分为两部分:(I)太赫兹表面波无源器件，包括传输线，调制器以及耦合器；(2)基于表面波无源器件的太赫兹片上表面波收发系统。
[0009]基于表面波传输的太赫兹片上无源器件，包括:表面波传输线，基于split-ring-resonatoHSRR)的表面波调制器，以及表面波耦合器。表面波传输线作为信道与表面波耦合器的顶层铜金属相连，而表面波耦合器的另一端与表面波调制器相连。其中表面波耦合器包含親合器本身以及表面波传输线，当表面波在传输线上传播时，親合器以表面波的形式将电磁波从某一层传输线耦合到另一层表面波传输线上。
[0010]该表面波传输线采用65纳米CMOS工艺研制。采用最上层铜层金属OI(金属厚度为
3.3微米)作为金属层，如图2(a)所示，为周期性的梳妆结构。基于该梳妆结构的场局域特性，在该传输线上传播的电磁波以表面波形式存在，并且电场会束缚在周期性的突起当中，从而降低电磁波传输的辐射损耗。该传输线的周期间距d选为15μπι，远小于工作波长(λ?2mm)，而主线宽w为5μπι。该尺寸选取适用于频率大于10GHz的应用。
[0011]所述的表面波传输线以及表面波耦合器的地平面可以由底层铜金属Ml构成。受限于厂家设计规则，该地平面需要做成网状结构并且满足设计规则需要的金属密度要求。
[0012]本发明同时设计一个用于太赫兹片上通信的无源型表面波调制器。为了在太赫兹波段设计一款结构紧凑的调制器，本发明提出一个基于两层split-ring-resonator(SRR)的谐振器结构(Y.Shang，et al，“High-sensitivity CMOS Super-regenerative Receiverwith Quench—controlled High-Q Metamaterial Resonator for Mi11imeter-waveImaging at 96and 135GHz”，IEEE Trans.Microw.Theory Techn,vol.62,n0.12,pp.3095-3106,Dec 2014.)，如图4所示。SRR的单元结构使用两层顶层铜金属(01和EA)，而四个MOS开关连接到两个SRR单元的内环开口处。MOS开关的栅极由高速数字信号调制。通过配置MOS晶体管的开关状态，SRR的磁谐振频率将会随着开关的状态而进行转移，这样即可实现载波信号的调制。
[0013]图4给出了在65纳米CMOS工艺下表面波SRR调制器在开状态下的插损仿真结果以及在关状态下的隔离度。该调制器的面积为40μπιΧ67μπι。该调制器的设计使用了最顶层的铜金属OI和EA，分别有3.3μπι和1.2μπι。采用厚金属能显著提高SRR调制器的品质因数。仿真结果如图4所示。可见，该表面波SRR调制器在开状态下的插损为5dB，而在关状态下最大的隔离度为28dB，位于149GHz。在该频率下可得到23dB的消光率。在太赫兹波段该数值难以由基于MOS晶体管开关调制器得到。太赫兹调制器的带宽可以定义为当消光率幅值大于13dB所覆盖的频率范围(S.Hu,Y.-Z.X1ng,B.Zhang,L.Wang,T.-G.Lim,M.Je,and M.Madihian,“A SiGe BiCMOS transmitter/receiver chipset with on-chip SIff antennas forTerahertz applicat1ns，，，IEEE J.Sol id-State Circuits , vol.47 ,n0.11 ,pp.2654-2664,2012.)0
[0014]本发明所设计的太赫兹表面波耦合器采用最顶层的金属01和LB设计，如图3(b)所示。图3(c)给出了在太赫兹波段该表面波耦合器以及传统传输线耦合器(均为双信道)的仿真耦合系数的比较。可以得到当各个端口均满足阻抗匹配时，表面波耦合器在140GHz获得比传统传输线耦合器3dB或更高的耦合系数。
[0015]140GHz表面波1/0发射机结构:在太赫兹波段，表面波转TEM波(或者TEM波转换表面波)的转换器可在标准65纳米CMOS工艺下设计并拥有更加小的尺寸。注意到所设计的太赫兹互联或者太赫兹调制器均可方便地与转换器连接然后与其他的片上模块，例如太赫兹源相连接。因此，该表面波双向通信1/0收发机采用65纳米CMOS工艺研制，工作频率为140GHz。在该设计中，多信道由表面波互连线构成，线长为20mm，信道间距为2.4μπι。该间距是65nm CMOS工艺所能提供的最小的顶层金属间距。在140GHz，给定15 %的相对带宽(将近20GHz)，若解调器(下变频器)的输入噪声指数为10dB，而接收器输入端的巴伦(单端转双端)有3dB插损，由链路分析可得收发机端所能检测到的最低输入信号功率为-30dBm。则对于实现小于的误码率该太赫兹1/0有超过17dB的噪声裕度。图5具体给出了在65nm CMOS工艺下的收发机设计。其中发射机包括一个70GHz本地基频振荡器，一个push-push频率倍乘器，一个振荡器缓冲级以及太赫兹调制器。
[0016]基于太赫兹表面波的收发系统的信号传输工作可分为三个步骤:首先需要在片上生成140GHz的信号源。该信号源作为提供发射机传输数据的载波，并与表面波调制器相连。该载波不间断地给调制器输出信号，而调制器根据输入数据是O或I来判断输出幅值。例如，若数据为I则调制器输出为原载波信号，若数据为O则输出为0V。为了使得信号源的输出频率与调制器最优工作点匹配，信号源的频率必须连续可调。表面波1/0工作的第二阶段是将数据送给信道。该阶段需要一个转换器将信号源产生的TEM波转换成表面波，而该转换器可以通过逐渐地增加周期性梳妆凸起的深度来获得。随后TEM波将转成表面波并送给调制器发射信号。表面波1/0的第三个工作阶段是信号的接收。表面波通过表面波传输线信道传送到接收端之后，亦需要通过转换器将表面波转换成TEM波供后续模块进行信号处理，转换的方法可以是逐渐降低周期性梳妆突起深度来获得。转换完毕之后，TEM模式仍然保留着输出端信号幅值的信息，因此可以通过下混频动作将载波信号滤除并随后通过基带放大器转换成全摆幅的二进制信号输出。
[0017]表面波传输线的设计如下:
[0018]I)确定载波频率后，由色散关系计算周期性梳妆凸起结构深度。
[0019]2)主线宽的宽度选取为当突起深度为O的时候在载波频率下传输线能匹配到50欧姆阻抗时所需要的线宽。
[0020]3)通常梳妆结构的间距为工艺所允许的最小金属间距。
[0021]4)如果最顶层铝层金属较薄(例如远小于铜金属的厚度)，则采用最上层的铜金属布线。
[0022]5)当需要将多根表面波传输线并排放置时，金属面对面的部分不需要设计梳妆结构，因此是单边的梳妆结构。
[0023]6)考虑TEM波向表面波转换(反之亦然)，周期性的梳妆结构的深度只需要缓慢增加(减小)。
[0024]7)表面波传输线的仿真可以在电磁仿真软件例如HFSS中实现，随后其整体Layout由gds文件导出并与其他片上器件集成。
[0025]基于太赫兹表面波收发机的信号处理过程如下:
[0026]I)上电初始化发射机使得振荡器工作并观测输出频率；
[0027]2)通过调节可调电容上的电压调整振荡器输出频率使其落入表面波调制器的工作范围。
[0028]3)将数据(25Gb/s)送入芯片中发送。
[0029]4)将表面波数据接收并转换成TEM模式。
[0030]5)将TEM模式的高频波下变频成基带信号。
[0031 ] 6)将基带信号通过几级缓冲放大器放大到全摆幅(例如:0到1.2V)。
[0032]其中，振荡器的调节过程如下:
[0033]I)将电源电压从OV缓慢增加至1.2V，用频谱仪观察振荡器的输出频率。
[0034]2)用频谱仪获得开和关状态下表面波调制器的S参数。
[0035]3)计算表面波调制器开和关状态下S21的差值。确定或取最大值时候的频率。
[0036]4)通过调整振荡器的压控电压将其工作频率调到上述的差值最大处(粗调)。
[0037]5)将高速数据送入芯片，用示波器或JBERT观察发射端眼图，细调振荡器的压控电压直到眼图最好。
[0038]由于工作在高频段，各个模块之间需要做合适的阻抗匹配。通常表面波传输线的经过转换之后输入输出阻抗为50欧姆，因此发射机的发射端和接收机的输入端也需要匹配到50欧姆而防止阻抗适配。
[0039]有益效果
[0040]使用非相干调制的主要优势在于其系统结构相对简单因为不需要频率综合器，因此可以显著降低系统的功耗。图5(a)给出了不同调制方式的误码率(BER)与信噪比(SNR)的关系。相比之下，尽管其他的相干调制方式，如BPSK仅仅需要14dB的信噪比来实现同样的误码率，其需要复杂的并且高功耗的太赫兹波段低相噪频率综合器。
[0041]与文献(B.Kim，etal.，“A 1-Gb/s compact I ow-power serial I/O with DFE-1IR equalizat1n in 65-nm CMOS IEEE J.Solid-State Circuits,vol.44 ,n0.12 ,pp.3526-3538,Dec.2009.)相比，所提出的表面波1/0有1dB或更低的信道间串扰，因而导致超过196%的效率提升。此外，在没有时钟与数据恢复电路的情况下，仅通过DFE方式进行均衡的方法很难支持超过20Gbps的数据率(M.H.Nazari and A.Emam1-Neyestanak, uA 15-Gb/s0.5-mff/Gbps two-tap DFE receiver with far-end crosstalk cancellat1n,”IEEE J.Solid-State Circuits，vol.47，n0.10，pp.2420-2432，0ct.2012)。注意到，所提出的收发机总功耗仅为8mW，比其他的RF-1功耗要低(G.Byun，Y.Kim，J.Kim，S.W.Tam，and M.-C F.Chang,uAn energy efficient and high-speed mobile memory I/O interfaceusing simultaneous b1-direct1nal dual(base+RF)-band signaling,，，IEEE J.Solid-State Circuits ,vol.47,n0.1 ,pp.1-14, Jan.2012)。同时还注意到该表面波I/O的效率仍高于光互耳关(I.A.Young et al.，“Optical I/O technology for tera-scalecomputing,，，IEEE J.Solid-State Circuits,vol.45,n0.1,pp.235-248,Jan.2010)。
【附图说明】
[0042]图1本专利提出的双向多通道片上太赫兹1/0收发机，包括:140GHz信号源，基于双层SRR结构的表面波调制器，表面波互联(包括表面波传输线以及表面波耦合器)，自混频下变频器，以及多级基带放大器。
[0043]图2.(a)所提出的表面波传输线以及表面波耦合器，以及传统传输线在CMOS高损衬底环境下的版图示意图以及电场分布图。参数d，h，a，w分别代表表面波传输线的周期间距，凸起深度，凸起宽度和主线宽。表面波传输线的磁场方向指向X方向而电场位于yz平面并由周期性凸起导向于磁场垂直的方向。(b)仿真得到的表面波传输线在xy平面上的电场强度分布，参数设置如下:d = 12ym，a = 2.4ym，h = 12ym以及w = 5ym，(c)周期性凸起结构剖面上的电场强度分布。
[0044]图3.(a)65纳米CMOS工艺下双信道表面波传输线以及双信道传统传输线(信道间距均为2.4μπι)的仿真S参数:其中S41为信道间串扰而S21为信道插损，(b)表面波传输线在xy平面的仿真电场分布，参数如下:d= 12ym，a = 2.4ym，h = 12μηι以及w = 5ym, (c)周期性凸起结构剖面的电场强度分布(d和e)表面波传输线在不同尺寸下的传播长度:(d)不同的凸起深度h = 6ym，9ym和12μηι，，以及(e)不同的主线宽w = 2ym和5μηι。
[0045]图4.所提出的从无源SRR结构演变而来的表面波调制器:四个MOS开关同时连接到两个内环的开口处并实现调制功能，MOS管的输入栅极由高速数字信号调制;表面波调制器等效的开/关状态所对应的3D图，以及开状态下的插损和关状态下的隔离度及所导致的消光率。
[0046]图5.(a)各调制方式实现小于10-12误码率所需要的信噪比，(b)采用ASK调制的发射机各组件的视域仿真波形，以及(C)接收机结构以及仿真的时域波形图。
[0047]图6仿真的眼图(a)采用表面波组件(单信道)1/0在25Gbps通信速率下的眼图，(b)采用传统传输线组件(单信道)1/0在25Gbps通信速率下的眼图，(c)采用表面波组件(双信道)1/0在20Gbps通信速率下的眼图，(d)采用传统传输线组件(双信道)1/0在20Gbps通信速率下的眼图，(e)采用表面波组件(双信道)1/0在25Gbps通信速率下的眼图，(f)采用传统传输线组件(双信道)1/0在25Gbps通信速率下的眼图，(g)采用表面波组件(双信道)1/0在25Gbps通信速率下解调数据的波形，(h)采用传统传输线组件(双信道)1/0在25Gbps通信速率下解调数据的波形。垂直精度:20mV/div;水平精度:2ps/div0
【具体实施方式】
[0048]基于表面等离子体的单片太赫兹有线通信集成电路，包括表面波传输线，表面波耦合器，表面波调制器，太赫兹震荡源，以及收发机，如图1所示。由于太赫兹表面波调制器的工作区域存在最优值，也即是消光率最高的区域，表面波震荡源的工作频率需要连续可调从而保证输出的载波频率可以落在表面波调制器的最优工作区域内。这可以通过在太赫兹震荡源内增加电容阵列，阵列内的电容数量依次递增，从而可以人工控制振荡器输出的频带，并且设计一个变容二极管并联在震荡器的输出端，通过调节变容管两端的电压来实现输出频率的连续可调。
[0049]本发明基于表面等离子体的太赫兹有线通信全集成收发机设计，分为以下三个工作步骤:振荡器上电，数据发射以及数据接收。振荡器上电工作过程如前所述。载波频率确定后，数据经过3-4级缓冲器后形成全摆幅的数字信号驱动太赫兹调制器，使其根据数据的值从而输出不同的波形。此过程近似于上变频，因此输出信号包含太赫兹分量。随后太赫兹波通过太赫兹传输线传输到输入端，经过親合器之后将电磁波親合到输入段的表面波传输线上，在经过自混频的混频器把太赫兹分量滤除掉，从而留下数字信息。该数字信息通过几级基带放大器后形成全摆幅的数字信号。
[0050]表面波由于其波矢量远大于传统TEM波的关系，需要在收发机内部实现一定的转换过程。如图1所示，太赫兹源产生的TEM载波无法直接与表面波调制器直接相连接。因此，需要在太赫兹源与表面波调制器之间设计一条表面波传输线，而该传输线的锯齿深度是渐变的，越靠近太赫兹源锯齿深度越浅，而越靠近表面波调制器锯齿越深，从而实现TEM波向表面波的转换。同理，在发射机部分，表面波电磁波无法直接被混频器下变频，因为混频器的负载部分是传统的RLC结构，处理的是TEM波。因此，表面波耦合器首先把太赫兹表面波信号耦合到表面波传输线上，而该传输线的锯齿也是渐变的，越靠近混频器举出深度越浅，而越靠近表面波耦合器锯齿深度越深，从而实现表面波向传统TEM波的转换。
[0051]根据前述
【发明内容】
，设计了一款基于表面波集束的太赫兹片上全集成有线通信收发系统。其中太赫兹振荡器的交叉耦合对MOS管宽度为15微米，电感大小为150pH，电容分为三个波段，并且可变电容宽度为10微米，振荡器的增益为1.2GHz/V。表面波传输线的通信长度为20mm，锯齿深度为12微米，周期为15微米，锯齿间距为2.4微米。注意到锯齿间距通常选取最小值，由工艺和设计规则决定。表面波耦合器采用顶层铜金属和最顶层铝金属设计，两金属层之间相互耦合。锯齿深度，间距和周期同表面波传输线。表面波调制器的尺寸为40μπιΧ67μπι，在140GHz处实现高达23dB的消光率，此最优工作区域与振荡器的输出频率吻合。该调制器的设计使用了最顶层的铜金属OI和EA，厚度分别有3.3μπι和1.2μπι，宽度均为4微米。上述的模式转换器的渐变梯度为I微米。接收端的混频器为传统的吉尔伯特单元。基带放大器为2-3级CML缓冲器，其中采用电感电阻并联作为负载来提升带宽。此设计中包含2组收发机，并且使得作为信道的表面波传输线间距为厂家所允许的最小值(2.4微米)，从而观察表面波对场的束缚能力和对串扰的一直能力。
[0052]仿真结果显示所设计的基于表面波的140GHz片上全集成收发机可以传输25Gb/s的信号，并且能有效抑制太赫兹波段信道间的电磁串扰。作为对比，基于传统TEM波的收发机由于受到信道间的严重串扰，不能传输大于20Gb/s的数据。该结果如图6所示。
【主权项】
1.一种带有表面波互联和表面波调制器的节能低串扰CMOS太赫兹1/0，包括:太赫兹表面波无源器件和基于表面波无源器件的太赫兹片上表面波收发系统，所述太赫兹表面波无源器件包括表面波传输线、SRR的表面波调制器以及表面波耦合器； 表面波传输线作为信道与表面波耦合器的顶层铜金属相连，而表面波耦合器的另一端与表面波调制器相连;其中表面波耦合器包含耦合器本身以及表面波传输线，当表面波在传输线上传播时，耦合器以表面波的形式将电磁波从某一层传输线耦合到另一层表面波传输线上； 所述基于太赫兹表面波的收发系统的信号传输分为三个步骤: 1)需要在片上生成140GHz的信号源，该信号源作为提供发射机传输数据的载波，并与表面波调制器相连;该载波不间断地给调制器输出信号，而调制器根据输入数据是O或I来判断输出幅值； 2)将数据送给信道，该阶段需要一个转换器将信号源产生的TEM波转换成表面波，而该转换器可以通过逐渐地增加周期性梳妆凸起的深度来获得;随后TEM波将转成表面波并送给调制器发射信号； 3)信号的接收，表面波通过表面波传输线信道传送到接收端之后，亦需要通过转换器将表面波转换成TEM波供后续模块进行信号处理，转换的方法是逐渐降低周期性梳妆突起深度来获得;转换完毕之后，TEM模式仍然保留着输出端信号幅值的信息，通过下混频动作将载波信号滤除并随后通过基带放大器转换成全摆幅的二进制信号输出。2.如权利要求1所述的CMOS太赫兹1/0，其特征在于，所述表面波传输线采用65纳米CMOS工艺，最上层铜层金属OI作为金属层，为周期性的梳妆结构，该传输线的周期间距d选为15μηι，远小于工作波长，而主线宽w为5μηι，该尺寸选取适用于频率大于10GHz的应用，表面波传输线的设计如下: 2-1)确定载波频率后，由色散关系计算周期性梳妆凸起结构深度； 2-2)主线宽的宽度选取为当突起深度为O的时候在载波频率下传输线能匹配到50欧姆阻抗时所需要的线宽； 2-3)通常梳妆结构的间距为工艺所允许的最小金属间距； 2-4)如果最顶层铝层金属较薄(例如远小于铜金属的厚度)，则采用最上层的铜金属布线； 2-5)当需要将多根表面波传输线并排放置时，金属面对面的部分不需要设计梳妆结构，因此是单边的梳妆结构； 2-6)考虑TEM波向表面波转换，周期性的梳妆结构的深度只需要缓慢增加；反之，则减少； 2-7)表面波传输线的仿真可以在电磁仿真软件例如HFSS中实现，随后其整体Layout由gds文件导出并与其他片上器件集成。3.如权利要求1所述的CMOS太赫兹1/0，其特征在于，所述的表面波传输线以及表面波耦合器的地平面由底层铜金属Ml构成;所述表面波耦合器采用最顶层的金属01和LB设计。4.如权利要求1所述的CMOS太赫兹1/0，其特征在于，基于太赫兹表面波收发系统的信号处理过程如下: 4-1)上电初始化发射机使得振荡器工作并观测输出频率； 4-2)通过调节可调电容上的电压调整振荡器输出频率使其落入表面波调制器的工作范围； 4-3)将数据(25Gb/s)送入芯片中发送； 4-4)将表面波数据接收并转换成TEM模式； 4-5)将TEM模式的高频波下变频成基带信号； 4-6)将基带信号通过几级缓冲放大器放大到全摆幅； 其中，振荡器的调节过程如下: A)将电源电压从OV缓慢增加至1.2V，用频谱仪观察振荡器的输出频率； B)用频谱仪获得开和关状态下表面波调制器的S参数； C)计算表面波调制器开和关状态下S21的差值，确定或取最大值时候的频率； D)通过调整振荡器的压控电压将其工作频率调到上述的差值最大处； E)将高速数据送入芯片，用示波器或JBERT观察发射端眼图，细调振荡器的压控电压直到眼图最好。
【文档编号】G06F15/78GK106055517SQ201610365540
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】梁元, 余浩, 严媚
【申请人】严媚