中国半导体十大研究进展候选推荐（2020-038）——具有数字辅助分布驱动器和集成CDR的50Gb/s PAM4硅光子发射机
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工作简介
移动互联网和云计算带来不断增长的大数据需求，而超大规模数据中心和高性能计算机依赖光互连硬件的支撑。应对光模块对于高带宽、小尺寸和高密度的要求，其核心光电收发芯片的发展趋势是低功耗和高集成度。硅基光电子在CMOS兼容工艺中集成高速电路、光路和光电器件，特别是基于新结构硅光子器件协同设计高速CMOS电路，可有效提升带宽密度和能耗效率。
中国科学院半导体研究所祁楠团队，联合武汉国家信息光电子创新中心肖希团队，设计并展示了一款高速硅光通信发射机芯片，通过平面键合形式将CMOS驱动与硅光调制器芯片集成，实现了PAM4调制下单波长50Gb/s的光信号输出。该项工作针对2:1双段式硅光行波调制器协同设计，创新的提出分布式限幅驱动和数字时钟门控的电光匹配技术；将PAM4多幅值调制从电子域转移到光子域，克服了CMOS电路电压摆幅低、模拟线性度差的难题。该芯片还集成25 GBaud/s PAM4 CDR，恢复数据并优化抖动性能。经测试，驱动芯片在25 Gb/s实现差分4VPP摆幅电压输出，均方根抖动小于1.4 ps；光电集成后，发射机实现50 Gb/s清晰光眼图输出，并充分消除因电光失配带来的PAM4眼图失真。
图1. 硅光集成发射机芯片照片。
图2. 芯片照片及实测50Gb/s PAM4光眼图。
该研究成果在2020年5月以“A 50-Gb/s PAM4 Si-Photonic Transmitter With Digital-Assisted Distributed Driver and Integrated CDR in 40-nm CMOS”为题发表在IEEE Journal of Solid-State Cirsuits (JSSC)上。论文第一作者为博士研究生廖启文，祁楠研究员为通讯作者。
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主要作者简介
2016年于西安交通大学获得电子工程学士学位。主要研究方向为应用于硅光子、串行高速通信的高速收发集成电路设计。
2013年获清华大学工学博士，随后在美国俄勒冈州立大学、惠普实验室工作。2016年加入半导体所、半导体超晶格国家重点实验室，工作至今。近年来主要从事光纤通信高速集成电路、硅基光电集成芯片的研究。祁楠博士在OFC、JSSC等国际会议与期刊发表论文60余篇，获美国专利3项。
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原文传递
详情请点击论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/8974442
《半导体学报》简介：
《半导体学报》是中国科学院主管、中国电子学会和中国科学院半导体研究所主办的学术刊物，1980年创刊，首任主编是王守武院士，黄昆先生撰写了创刊号首篇论文，2009年改为全英文刊Journal of Semiconductors（简称JOS），同年开始与IOPP英国物理学会出版社合作向全球发行。现任主编是中科院副院长、国科大校长李树深院士。2019年，JOS入选“中国科技期刊卓越行动计划”。2020年，JOS被EI收录。
“中国半导体十大研究进展”推荐与评选工作简介：
《半导体学报》在创刊四十年之际，启动实施 “中国半导体年度十大研究进展”的推荐和评选工作，记录我国半导体科学与技术研究领域的标志性成果。以我国科研院所、高校和企业等机构为第一署名单位，本年度公开发表的半导体领域研究成果均可参与评选。请推荐人或自荐人将研究成果的PDF文件发送至《半导体学报》电子邮箱：jos@semi.ac.cn，并附简要推荐理由。被推荐人须提供500字左右工作简介，阐述研究成果的学术价值和应用前景。年度十大研究进展将由评审专家委员会从候选推荐成果中投票产生，并于下一年度春节前公布。
JOSarXiv预发布平台简介：
半导体科技发展迅猛，科技论文产出数量逐年增加。JOSarXiv致力于为国内外半导体领域科研人员提供中英文科技论文免费发布和获取的平台，保障优秀科研成果首发权的认定，促进更大范围的学术交流。JOSarXiv由《半导体学报》主编李树深院士倡导建立，编辑部负责运行和管理，是国内外第一个专属半导体科技领域的论文预发布平台，提供预印本论文存缴、检索、发布和交流共享服务。
JOSarXiv于2020年1月1日正式上线（http://arxiv.jos.ac.cn/），通过《半导体学报》官网（http://www.jos.ac.cn/）亦可访问。敬请关注和投稿！
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