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微納電子與系統集成研究中心
發布日期:2016-05-04

中心簡介

北京大学(天津滨海)新一代信息技术研究院微納電子與系統集成研究中心,依托北京大学微纳电子学研究院,致力微电子新技术的研究和产业化应用。目前重点开展数据通信集成电路、微传感器接口电路、医疗电子、SoC系統集成等方面的研究,主要包括:模擬/全數字鎖相環、高速數據傳輸和收發機、A/DD/A轉換器等數模混合IP設計;SOI和射频电路的静电泄放保护新结构、抗软失效存储单元结构等器件及电路可靠性設計;通信系统和数字信号处理的系统结构研究、SoC可测性設計;MEMS陀螺/加速度計接口電路、制冷型和非制冷型紅外焦平面讀出電路、高能粒子探測器接口電路等微傳感器接口電路設計等。多款芯片獲得工程化批量應用。

 

科研團隊

王陽元,院 士,研究領域爲新器件、新工藝技術和新結構電路

 如,院 士,研究領域爲新器件技術及其應用

蓋偉新,教 授,研究領域爲集成電路與系統級芯片設計

陳中建,教 授,研究領域爲微傳感系統及其信號處理芯片設計

馮建華,副教授,研究領域爲VLSI測試和可測試性設計

魯文高,副教授,研究領域爲傳感器接口芯片及數字化技術

張雅聰,副教授,研究領域爲低噪聲傳感器接口芯片設計

葉紅飛,工程師,研究領域爲集成電路測試

 

主要研究項目

?  面向消費電子的MEMS慣性測量微系統

?  高速低功耗數據通信互連技術與芯片研究

?  高速信號演進及編碼技術

?  基于分布式Σ/△與擴展量化的紅外焦平面陣列像素級/列級混合式模數轉換方法研究

?  下一代高速低功耗數據收發器系統架構研究

?  高計數率多通道核輻射探測器讀出芯片研究

?  Q值閉環電容式MEMS加速度計高精度數字化讀出技術研究

 

科研成果

?  32Gb/s超高速發射機芯片  

                                                             32Gbps發射機芯片照片                                                                                    32Gbps輸出數據眼圖

低功耗的32Gb/s PAM4型超高速數據發射機:采用LVDS驅動級,將驅動器的功耗降低了一半;提出了一種新型的預加重方式,能夠減小預加重過程中的能量消耗,將能量效率提高了40%。測試結果表明,在差分輸出擺幅爲400mV時,消耗功耗30mW,能量效率達到0.9375pJ/bit

?  5.4Gb/s收發機芯片

                       5.4Gb/s芯片照片          发射机输出眼图          PRBS31经过信道          PRBS31碼型接收浴盆曲線

由于傳輸通道的集膚效應和介質損耗帶來的信號衰減、阻抗不連續導致信號的反射和調制、臨近通道的高頻串擾等因素,當信號到達數據鏈路遠端時其數據眼圖完全閉合。針對這一問題,中心科研人員設計了一種工作速率爲5.4Gbps接收器,其能效僅爲6.6 mW/Gb,抖動的最小容限爲0.6UI,深度時鍾展頻爲6000ppm,能補償頻變通道衰減20dB,申請相關發明專利10多項。


?  非制冷紅外焦平面陣列ASIC

                                              红外焦平面ASIC芯片照片                测试板                   红外成像效果图  

國內第一款640×512規模集成片上ADC的非制冷紅外焦平面陣列ASIC芯片,該芯片由北方夜視集團委托開發,適用于17mm像元中心距的640×512氧化釩微測輻射熱計傳感器陣列。該芯片對傳感器的溫度效應進行了自補償,實現了無TEC功能;還集成了640個高精度列級ADC,基于差分斜坡粗量化和DLL細量化實現14位模數轉換,實測RMS噪聲低至0.5LSB。北方夜視集團基于該芯片完成了非制冷紅外組件和成像系統樣機,取得了良好的成像效果,目前正基于該芯片進行後續産品開發。該芯片還獲得了“中國青年創新創業大賽天津賽區二等獎”、“全國總決賽優勝獎”。

?  PIN輻射探測器接口ASIC

                                            接口芯片照片               辐射探测微系统测试板              表式个人剂量仪样机       

针对个人剂量仪低功耗的需求,中心科研人员研究了矽PIN輻射探測器接口ASIC,提出一种带有相位补偿的成形器结构和一种基于电流镜的基线保持结构,解决了低功耗、低噪声、稳定性、基线漂移抑制等关键技术,成功研制了这款輻射探測器接口ASIC芯片,並基于該芯片完成了輻射監測微系統的研制。該芯片獲得了工程化批量應用,是我國第一款輻射監測與防護專用芯片,榮獲教育部“科技進步一等獎”。

?  MEMS加速度計和陀螺信號讀出ASIC

                                              陀螺芯片显微照片                微系统测试板                  测试结果图 

針對高精度慣性測量需求,中心科研人員研制了大量程、高精度、高線性度、低溫漂、數字化讀出的加速度計和陀螺系列ASIC。忘S屏嘶电混合系统与电路级设计与优化技术、高集成度和高精度数字化技术、温漂校准等片上数字信号处理技术,可应用于导航、汽车电子、智能手机、3D遊戲等領域。