9、高速低功耗晶体管技术的进展与应用

高速低功耗晶体管技术的进展与应用

1. Si BJT/SiGe HBT技术概述

在高速电路领域，Si BJT（硅双极结型晶体管）和SiGe HBT（硅锗异质结双极晶体管）技术取得了显著进展。这些技术对于未来的光纤链路和毫米波系统中的高速电路应用至关重要。

1.1 Si BJT技术改进

对于Si BJT，采用浅硼扩散RVD（快速气相直接掺杂）工艺来缩短基极渡越时间，并使用SMI（自对准金属互连）基极电极来降低基极电阻。这使得Si BJT能够实现高达100 GHz的截止频率，并应用于高速电路中，例如具有12 ps延迟的ECL（发射极耦合逻辑）门和45 GHz的动态分频器。

1.2 SiGe HBT技术发展

在40 Gb/s光纤链路应用中，开发了具有SMI电极的自对准SEG（选择性外延生长）SiGe HBT。这种晶体管具有高截止频率、约100 GHz的最大振荡频率以及低于10 ps的ECL门延迟。该技术已应用于光纤链路系统的集成电路中，包括最大工作频率高达50 GHz的静态分频器、工作在40 Gb/s的时分复用器和解复用器、带宽为35 GHz的前置放大器、带宽为32 GHz的AGC（自动增益控制）放大器核心以及工作在40 Gb/s的判决电路。

此外，为了同时实现高速运行和复杂功能，还开发了与CMOS（互补金属氧化物半导体）工艺完全兼容的SiGe HBT。这些晶体管提供了122 GHz的截止频率、163 GHz的最大振荡频率以及5.5 ps的ECL门延迟时间。已经展示了最大工作频率分别高达67 GHz和82.4 GHz的静态分频器和动态分频器。还开发了带宽为45 GHz的前置放大器、带宽为49 GHz的限幅放大器以及用于