1.中国科大高速VCO模数转换器芯片实现2.5 GS/s采样速率

2.国防科大研究团队在后摩尔芯片技术领域取得重要进展

3.IEEE EDS国际学术研讨会在学院成功举行

1.中国科大高速VCO模数转换器芯片实现2.5 GS/s采样速率

近日，中国科学技术大学集成电路学院胡诣哲教授课题组在高速VCO-based ADC芯片研究中取得重要进展。团队提出一种基于可复位环形压控振荡器的新型模数转换器架构（R-RVCO-based ADC），实现了最高2.5 GS/s采样速率的高性能数据转换，突破了相关架构在高速应用中的关键瓶颈。相关研究成果以“A 0.5–2.5-GS/s Resettable Ring-VCO-Based ADC Eliminating Quantization-Noise Shaping”为题，发表于集成电路领域国际著名期刊《IEEE Journal of Solid-State Circuits》（JSSC）。

随着人工智能（AI）以及超高速无线、有线互联技术的快速发展，面向GHz级带宽信号处理的高速模数转换器（ADC）需求日益迫切。与此同时，先进CMOS工艺正持续向低电压、高集成度方向演进，传统依赖模拟放大器的ADC架构在速度、功耗和工艺可扩展性等方面面临严峻挑战。因此，基于压控振荡器的模数转换器（VCO-based ADC）凭借高度数字化、结构简洁以及对先进工艺的良好适应性，正成为实现高性能数据转换的重要技术方向。然而，其工作频率长期难以突破GHz级瓶颈，成为制约该类架构进一步发展的关键问题。

针对传统VCO-based ADC在奈奎斯特采样条件下面临的相位噪声积分效应和量化噪声受限问题，研究团队从理论分析与架构设计两个层面开展了系统研究。团队建立了统一的行为级模型与噪声分析框架，对多类VCO-based ADC进行了等效建模和噪声推导，揭示了制约VCO-based ADC采样速率提升的关键瓶颈。据此，团队提出一种离散时间开环R-RVCO-based ADC结构（见图1），通过在VCO内部引入差分传递特性，无需额外微分器即可有效抑制相位噪声积分效应，同时避免奈奎斯特带内的量化噪声整形，使信噪比提升约3dB。

图1 提出的高速VCO-based ADC架构图与性能对比图

此外，该架构无需数字差分模块，进一步提高了系统对触发器亚稳态的容忍度和整体鲁棒性。在电路实现方面，团队提出了自适应重置技术，实现了VCO重置电压与振荡摆幅的精确匹配；同时，在粗量化器和细量化器中分别引入动态开关缓冲结构与相位折叠技术，以提高相位提取效率并有效降低硬件开销。该芯片基于22nm CMOS工艺实现（见图2），核心面积仅0.0022 mm⟡，支持500 MS/s至2.5 GS/s的采样速率范围。在2 GS/s采样速率下，实测信噪失真比（SNDR）达到39.1 dB，Walden能效指标（FoM_W）低至31.3 fJ/conv.-step。

图2 芯片图与测试结果

集成电路学院博士生鲁涛为论文第一作者，胡诣哲为通讯作者。该研究工作得到了安徽省集成电路科学与技术重点实验室的支持。（中国科大微电子学院）

2.国防科大研究团队在后摩尔芯片技术领域取得重要进展

近日，国防科技大学前沿交叉学科学院研究团队与合作单位共同研究，在新型高性能二维半导体晶圆级生长和可控掺杂领域取得重要突破，有望为后摩尔时代独立自主可控的芯片技术提供关键材料和器件支撑。

飞速发展的人工智能技术对高性能、低功耗芯片的需求日趋迫切，目前摩尔定律正逼近物理极限，传统硅基CMOS器件面临严峻的性能瓶颈。学校前沿交叉学科学院朱梦剑研究员与中国科学院金属研究所任文才研究员和徐川研究员联合团队建立了以液态金/钨双金属薄膜为衬底的化学气相沉积方法，实现了晶圆级、掺杂可调的单层WSi2N4薄膜的可控生长。其研发的新方法将畴区尺寸提升至亚毫米级，生长速率较已有文献报道值高出约3个数量级。

化学气相沉积法生长单层WSi2N4半导体薄膜

在器件性能方面，该方法具有掺杂浓度可调的独特优势，通过原位缺陷工程有效调控载流子掺杂浓度，使其在5.8×1012cm-2至3.2×1013cm-2范围内连续可调。值得关注的是，该材料还兼具优异的化学稳定性，综合性能在同类二维材料中表现突出。研究结果表明，单层WSi2N4作为新型高性能P型沟道材料，在二维半导体CMOS集成电路中具有广阔的应用前景。

单层WSi2N4场效应晶体管的电学性能

本研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和国防科技大学自主科研基金项目等项目的资助，以及国家高层次人才特殊支持计划、军队高层次科技创新人才和国防科技大学领军人才等人才工程的支持。

相关成果以“晶圆级、掺杂可调的P型半导体单层WSi2N4薄膜”为题，在线发表于国际顶级期刊《国家科学评论》(National Science Review）。（国防科大）

3.IEEE EDS国际学术研讨会在学院成功举行

3月28日， IEEE薄膜晶体管历史与未来国际研讨会（IEEE EDS Mini-Colloquium on The History and Future of Thin-Film Transistors）在厦门大学翔安校区成功举行。本次研讨会由 IEEE电子器件学会北京分会主办，厦门大学电子科学与技术学院、集成电路学院、国家集成电路产教融合创新平台、福建省半导体照明工程技术研究中心、福建省LED照明与显示行业技术开发基地等单位联合承办。

研讨会由中国科学院微电子研究所李蒙蒙教授担任主席，学院吴挺竹教授担任共同主席。开幕环节，吴挺竹教授代表承办方致欢迎辞，向与会专家学者致以诚挚问候。李蒙蒙教授主持开幕式，介绍会议概况与演讲嘉宾，并缅怀半导体领域先驱、厦门大学萨支唐教授，随后宣布研讨会正式启动。

吴挺竹教授致辞

李蒙蒙教授主持开幕式

学术报告环节，多位国内外专家学者围绕薄膜晶体管前沿技术作专题报告。来自山东大学、英国剑桥大学的Arokia Nathan教授以“Device–Circuit Co-Design of TFTs for Advanced Signal Processing”为题，重点介绍了用于先进信号处理的TFT器件电路设计。来自英国萨里大学的Sporea Radu Alexandru教授以“Key Considerations for Obtaining High Performance Contact-Controlled Thin-Film Transistors”为题，系统阐述了高性能接触控制型TFT的设计要点。来自西班牙罗维拉-威尔吉利大学的Benjamin Angel Iñiguez Nicolau教授以“Modeling of Flicker Noise in Organic Thin Film Transistors”为题，深入分析了有机TFT闪烁噪声的建模方法及其物理机理。香港科技大学王文教授在“Metal-Oxide Thin-Film Transistors: Physics, Technologies and Applications”报告中，全面介绍了金属氧化物TFT的物理机制、制备技术及应用进展。上海交通大学郭小军教授则以“Thin-film Transistor and Integration for More-than-Moore”为题，分享了面向“超越摩尔”发展的薄膜晶体管器件及其集成技术的最新研究成果。各位专家分别就各自的研究领域发表了精彩的演讲，并与现场听众进行了深入交流与讨论，令与会者受益匪浅。会议最后，学院副院长李澄教授进行会议总结。

会后，与会的各位专家与听众合影留念。（ 厦大电子人）