20、高速数字应用中的先进半导体与超导技术

高速数字应用中的先进半导体与超导技术

1. InP DHBT技术在高速数字应用中的进展

在高速数字应用领域，InP DHBT（铟磷双异质结双极晶体管）技术展现出了巨大的潜力。研究人员采用高速HBT器件制造出了特定频率的器件。在测量方面，使用V波段测试装置进行高达75 GHz的测量，使用W波段测试装置进行高于75 GHz的测量，不过垂直轴未针对电缆和探头损耗进行校准。

1.1 数字分频器设计的关键特性

在分频器设计中，有两个关键特性用于扩展操作频率，超越传统静态触发器的实现。
- 电感峰化技术 ：在负载中使用电感峰化来增加高频增益，从而允许使用较低值的电阻负载。这种电抗负载还能提供一定的相位超前，有效减少高频下的传播延迟。电感峰化已被证明可以在不影响低频操作的情况下扩展数字电路的工作频率。通过将电感实现为耦合传输线，可获得高耦合效率，允许较短的电气长度（< 100 μm），显著提高高频性能。
- 非对称电流切换方案 ：这是一种专利方案，允许通过主从触发器之间的电流共享以及在时钟锁存路径中使用发射极退化电阻来改变跟踪对与锁存对电流的比率。通过相对于锁存电流增加跟踪对电流，可以改善跟踪动态特性，如建立时间和传播延迟，同时保留锁存电路的基本静态特性。此方法与“HLO - FF”方法类似，但有所不同。“HLO - FF”方法将跟踪和锁存对电流分开，可使开关速度提高达30%，但如果比率设置过高，会增加触发器的最小工作时钟频率。而本方法通过主从之间共享单个电流源，大大简化了布局，并使用发射极退化电阻代替缩放器件几何尺寸，从而可以精细调整电流比率，并在整个设计中使用最小的器件几何尺寸。 </