中国半导体十大研究进展候选推荐（2020-016）——基于连续时间sigma delta调制器的量化器预采样及量化技术

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工作简介

         ——100MHz 带宽 72.6dB SNDR基于连续时间sigma delta调制器（CTDSM）的量化器（QTZ）预采样及量化技术

模数转换器（ADC）芯片是当代无线通信技术的重要组成部分。当前5G通信及WIFI6中，低功耗、高带宽、高精度及大动态范围的ADC是其中的技术难题。CTDSM结构的ADC不但满足上述特性，同时自带低通滤波和固定输入阻抗的优势，从而成为通信技术中最广泛使用的ADC结构。目前在高带宽的CTDSM设计中，量化器（QTZ）由于千兆赫兹级的采样速率，其量化时间和环路稳定性限制了其功耗优化的可能性(图1)。

由此，澳门大学陈知行助理教授等提出了预采样及量化技术（PSQ），使得量化器几乎可以完整利用整个时钟周期进行量化，援解了传统结构中量化时间与稳定性带来的权衡，同时放松了对量化器结构的限制。在PSQ技术中，量化器的采样及量化分为粗采样量化及精采样量化两个步骤，通过预先进行粗采样及量化来提高了ADC对时间周期的利用率，从而提升了量化精度(图2)。该技术被应用于基于28 nm工艺下四阶100 MHz带宽的CTDSM设计中(图3)。得益与PSQ技术，量化器的采样速度在7b精度下达到了2 GHz。從而整个ADC的带宽达到了100 MHz，动态范围为76.3 dB，功耗仅16.3 mW。其综合性能在同类规格ADC中明显领先(图4)。本工作突破了传统高带宽CTDSM中量化器的时间，精度及稳定性的限制，可广泛应用于今后通信技术的高速CTDSM设计中。

图1

图2

图3

图4

相关研究成果于2020年6月以“A 100-MHz BW 72.6-dB-SNDR CT sigma delta Modulator Utilizing Preliminary Sampling and Quantization”为题发表在IEEE Journal of Solid-State Circuits（JSSC）上。论文通讯作者为陈知行助理教授。

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主要作者简介

通讯作者陈知行，1985年出生于中国澳门。澳门大学模拟与混合信号超大规模集成电路国家重点实验室助理教授，IEEE固态电路澳门分会任秘书一职。

2008年在美国华盛顿大学（西雅图）取得电子工程学士学位，2012年和2015年在澳门大学分别取得硕士和博士学位。2014年作为共同获奖者获得欧洲固态电路会议最佳论文奖；2015年获得IEEE固态电路协会预博士成就奖；并于2014年、2016年和2018年凭借其在微电子领域的研究成果均获得了澳门科学技术发展基金技术发明奖。在数据转换器以及时钟电路设计领域共发表13篇固态电路期刊（JSSC）和10篇国际固态电路会议（ISSCC）论文。研究兴趣包括高速奈奎斯特、噪声整形ADC和低抖动时钟电路等。

第一作者王玮，澳门大学博士，华为模拟电路设计工程师。

分别于2011年和2014年获得西安电子科技大学电气与电子工程学士和硕士学位。2019获得澳门大学博士学位。现为华为模拟电路设计工程师。

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原文传递

详情请点击论文链接: https://ieeexplore.ieee.org/document/9046837/

《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年改为全英文月刊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。

2016年，JOS被ESCI收录。

2019年，JOS入选“中国科技期刊卓越行动计划”。

“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：[e-mail]，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！

半导体学报公众号

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