近日，6774澳门永利劉冬生教授團隊在CMOS振蕩器領域的最新研究成果以“A Low-Phase-Noise Wide-Tuning-Range Mode-Switching Oscillator Using Multi-Magnetic-Coupling and Active-Source-Degenerating Techniques”為題，被集成電路設計領域頂級期刊IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC)接收。6774澳门永利劉冬生教授為論文通訊作者，6774澳门永利博士生單曉煜為論文第一作者，6774澳门永利為論文第一完成單位。
随着無線通信技術的發展，兼容多通信協議标準的低噪聲超寬頻射頻收發機對于進一步提升通信速率，減小無線終端尺寸具有重要的意義。鎖相環作為射頻收發機中的關鍵模塊，産生用于調制解調的高頻信号，其噪聲性能和頻帶覆蓋，是決定射頻收發機性能的關鍵因素。CMOS數控振蕩器是鎖相環中的核心模塊，其輸出信号的相位噪聲性能及可調頻率範圍在很大程度上決定了鎖相環輸出信号抖動及頻段覆蓋。當前的CMOS低噪聲超寬頻振蕩器主要基于模式切換技術，通過多核心耦合，以提升功耗為代價，提高頻率調諧範圍和相位噪聲性能。
圖1（a）振蕩器架構（b）振蕩模式設置
如圖1所示為振蕩器架構及模式設置。本工作在傳統模式切換技術的基礎上，提出多線圈耦合技術，解決奇模下等效品質因數退化的問題。同時，采用有源源極退化架構，在不增加功耗的基礎上，進一步提升振蕩器相位噪聲性能。在理論貢獻方面，建立非對稱多線圈耦合理論模型，澄清傳統噪聲循環架構中存在的理解偏差，提出有源源極退化的概念，給出對應的相位噪聲數學表達。
圖2（a）芯片顯微照片（b）振蕩器相位噪聲測試結果
如圖2所示為振蕩器芯片顯微照片及相位噪聲測試結果，所設計的振蕩器最優FoMT為209.5 dBc/Hz @ 10 MHz,在68.3 %的頻率調節範圍内的1/f3corner為68 ~ 234 kHz。振蕩器優值達到了該領域同類研究中的頂尖水平。
團隊介紹：
6774澳门永利劉冬生教授主要從事後量子密碼芯片，高速互連集成電路，射頻收發器芯片關鍵技術（時鐘恢複，頻率綜合器，振蕩器，射頻前端等）等。近5年成功投片20餘次，近5年主持國基金重點項目、國家重點研發課題、華為合作等千萬級項目2項，百萬級項目11項，合同總經費近5千萬元；出版專著1本，在IEEE TII (IF: 12.3)、IEEE IoT（IF: 10.6）、IEEE TIE（IF:7.7）、TCAS I、JSSC（芯片設計領域國際TOP期刊）、CICC、ASSCC、ISCAS等期刊及高級别會議上發表論文60餘篇；授權專利63項，國際PCT專利2項，美國專利1項，專利轉讓6項。研究成果在海康等13家企業進行了應用和推廣，累計應用價值35.4億元，2023年獲湖北省科技進步二等獎（第一完成人）。擔任IEEE Senior Member，國家集成電路叢書編委，國際期刊“Microelectronics Journal” Editor、“微電子學”期刊編委，IEEE APCCAS、IEEE ASICON、IEEE ICSICT、AsianHOST2023等國際會議技術委員會委員。2023年獲華為火花獎。
