鍺化硅工藝在高速通信領(lǐng)域有什么樣的應(yīng)用

　　硅技術(shù)的迅猛發(fā)展使工程師們能夠設(shè)計(jì)和創(chuàng)建出新型電路，這些電路的速度和性能以前只有用基于GaAs和InP的HBT（異質(zhì)結(jié)雙極晶體管）和PHEMT技術(shù)才能達(dá)到，電路的核心就是鍺化硅（SiGe）工藝。IBM采用0.18um光刻工藝制成的120GHz Ft SiGe 晶體管是一個(gè)很好的例子，現(xiàn)在這一技術(shù)己用在許多高速通信領(lǐng)域的重要元件中。

　　多路復(fù)用器和多路分解器

　　多路復(fù)用器和多路分解器是Sonet收發(fā)器中的重要構(gòu)建模塊，Sonet 發(fā)生器驅(qū)動(dòng)，在輸入時(shí)鐘為35GHz時(shí)能提供17.5Gbps偽隨機(jī)位序列。在額定工作條件下，即速率為40～50Gbps、電源為3.3V時(shí)，芯片功耗1.5W。分解器經(jīng)測(cè)試可工作于56Gbps以上速率，輸入靈敏度小于50mV，在額定工作條件下，即速率為40～50Gbps、電源為3.3V時(shí)，芯片功耗1.5W。復(fù)用器和分解器設(shè)計(jì)能工作于非常寬的數(shù)據(jù)速率范圍，使其適用于測(cè)試設(shè)備和光鏈路收發(fā)器。事實(shí)上這些樣品芯片己在進(jìn)行商業(yè)試用，在性能和功耗上能完全替代基于InP的設(shè)計(jì)。這一技術(shù)能夠?qū)o(wú)源器件，包括集成變?nèi)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>二極管和高Q電感集成在一起，利用這一特性可以增加鎖相環(huán)電路并制造出包含時(shí)鐘復(fù)用器單元和時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的單片多路復(fù)用和分解芯片。因?yàn)檫@是一種BiCMOS工藝，所以用標(biāo)準(zhǔn)CMOS和VHDL設(shè)計(jì)技術(shù)可以很容易做出這些芯片所需的控制回路和狀態(tài)機(jī)。事實(shí)上，許多嚴(yán)格配對(duì)的定制信號(hào)處理和鏈路監(jiān)控電路都是采用 CMOS技術(shù)的，目前這種集成水平只能靠基于硅的技術(shù)來(lái)獲得。另一個(gè)使人們感興趣的優(yōu)點(diǎn)是其低電壓雙極型電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，雖然大多數(shù)上述電路工作于3.3V到3.6V范圍，但低電壓CML電路能夠在低至1.2V電源下工作，含有一個(gè)多模塊分配器的測(cè)試電路顯示在1.2V電源下可以很容易工作于高至9GHz頻率。這種低電壓電源技術(shù)可以降低復(fù)雜高速電路的總體功耗，得到的功率水平能與CMOS技術(shù)相媲美。

　　激光器和EAM驅(qū)動(dòng)器

　　擊穿電壓一般用Bvceo表示，這里的“o”表示基極開(kāi)路，SiGe 7HP的Bvceo僅為1.9V。擊穿電壓常被誤認(rèn)為是晶體管能夠正常工作而不會(huì)造成損壞的極限值，雖然這是一個(gè)重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)，但它并不代表設(shè)計(jì)人員使用晶體管的實(shí)際情況。事實(shí)上在實(shí)際應(yīng)用中，晶體管基極上總會(huì)加一個(gè)低阻抗或中阻抗負(fù)載，此時(shí)晶體管完全能承受一個(gè)6V的CE電壓。所以在考慮這些器件時(shí)，更感興趣的度量值是Bvcer，這里的“r”代表器件基極接的負(fù)載。從這個(gè)角度來(lái)考慮，顯然SiGe也能用在許多前端收發(fā)器應(yīng)用中，像激光二極管驅(qū)動(dòng)器和EAM驅(qū)動(dòng)器。垂直腔表面發(fā)射激光器（VCSEL）電路用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器或陣列驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行開(kāi)發(fā)，能夠以10Gbps數(shù)據(jù)速率驅(qū)動(dòng)VCSEL，并提供一個(gè)高至7mA的調(diào)制電流。對(duì)于一個(gè)12通道VCSEL陣列驅(qū)動(dòng)器，每通道的典型功耗包括VCSEL僅為100mW。將單通道SiGe VCSEL驅(qū)動(dòng)器與VCSEL和下一代多模式光纖組合在一起時(shí)，其性能可打破1km光纖鏈路20Gbps速率的紀(jì)錄。另外EAM驅(qū)動(dòng)器樣品能夠驅(qū)動(dòng)3.0V Vpp單端信號(hào)至一個(gè)50Ω負(fù)載，典型功耗為2.5W，數(shù)據(jù)率為30Gbps。這一技術(shù)能很容易訪問(wèn)光鏈路接收器，非常適用于互阻抗放大器和受限放大器（后級(jí)放大器）。
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