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作者 鐵流 微信公眾號：tieliu1988 日前，中科院微電子所成功研發(fā)出超高采樣率、寬頻帶的30Gsps 6bit超高速模擬數字轉換器（ADC）和數字模擬轉換器（DAC），成功大幅縮短了與先進(jìn)國家的技術(shù)差距，為我國在該領(lǐng)域擺脫國外技術(shù)壁壘限制增加了關(guān)鍵性的籌碼，對下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了極大的促進(jìn)作用。更關(guān)鍵的是，該芯片已在武漢郵電科學(xué)院構建的1Tb/s相干光OFDM傳輸驗證平臺上實(shí)現應用驗證。 就在今年3月，美國對中興通訊進(jìn)行制裁的時(shí)候，由于中興通訊FPGA、光器件、高速ADC/DAC等器件很大程度上依賴(lài)從美國進(jìn)口，一些媒體甚至認為中興通訊將可能遭遇寒冬，乃至破產(chǎn)。而本次的技術(shù)突破則有望使中興通訊在A(yíng)DC/DAC方面擺脫受制于人的局面。 
ADC芯片 在當下，數字系統和模擬系統已覆蓋了生活和工業(yè)生產(chǎn)的方方面面，比如計算機就是非常典型的數字系統，在工業(yè)領(lǐng)域，很多工業(yè)檢測多是連續變化的物理量，往往用與之對應的電壓、電流或頻率等進(jìn)行模擬，因而這些都屬于模擬系統。而高速ADC/DAC則是連接數字系統和模擬系統的橋梁和媒介——數字模擬轉換器（DAC）是將數字信號轉化為模擬信號，而模擬數字轉換器（ADC）則反過(guò)來(lái)，將模擬信號轉化為數字信號。至于A(yíng)DC/DAC是如何發(fā)揮各自作用的，則以光纖通信為例。 在光纖通信中，由于電纜和光釬傳輸的都是模擬信號（同軸電纜傳輸的是模擬信號，光纖傳輸的是光脈沖信號，大多屬于模擬信號），這就必須在發(fā)送端先把數字信號轉化為模擬信號，在接受端把模擬信號轉化成數字信號，也就是在發(fā)送端必須要有DAC，接收端安裝ADC，而如果ADC/DAC芯片性能有限，則直接會(huì )影響到光纖通信的傳輸速率。 實(shí)際上，受制于A(yíng)DC/DAC芯片的性能，現在的光纖通信根本沒(méi)有達到理論性能的極限，還有很大的潛力可以挖掘，因此，高性能的ADC/DAC對5G通信，以及大數據中心、以太網(wǎng)光互聯(lián)、短距離互聯(lián)通訊等領(lǐng)域有著(zhù)重要意義。另外，在軍用領(lǐng)域微電子所的該項技術(shù)突破也頗具意義——超高速ADC/DAC是雷達的重要器件，在電子戰中，頻率捷變也必須仰仗超高速ADC/DAC。 因此，超高速ADC/DAC無(wú)論對國防軍事，還是民用工業(yè)都意義非凡，而如此關(guān)鍵的技術(shù)，其技術(shù)制高點(diǎn)卻一直被美國、日本等發(fā)達國家把持，對中國而言非常不利，前段時(shí)間，中興通訊被美國制裁，據媒體聲稱(chēng)超高速ADC/DAC也位列制裁名單之上。
DAC芯片 為打破西方國家對超高速ADC/DAC的技術(shù)壟斷，2006年，在微電子所研究員劉新宇帶領(lǐng)下成立了超高速數�；旌�電路研發(fā)團隊，經(jīng)過(guò)近10年的技術(shù)積累，在國家“863”項目的支持下，成功研制出超高采樣率、寬頻帶的30Gsps 6bit ADC/DAC芯片，據微電子所公開(kāi)信息顯示，30Gsps 6bit ADC芯片和30Gsps 6bit DAC芯片參數如下： 30Gsps 6bit ADC芯片面積為3.9mmx3.3mm，采用4路交織技術(shù)，子ADC采用自主創(chuàng )新的折疊內插架構。芯片內部集成三項誤差校準電路，通過(guò)與FPGA配合可實(shí)現通道之間的自動(dòng)校準。芯片輸出采用24路高速串行數據接口，支持在30GSps采樣率下全速率輸出。芯片的最高采樣率為30Gsps，每秒可產(chǎn)生300億次模數轉換，總功耗為8W。該款芯片的-3dB帶寬為18GHz。在30Gsps采樣率下，低頻有效位達到5bit，高頻有效位大于3.5bit，無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）大于35dBc。 30Gsps 6bit DAC的芯片面積為3mmx2.8mm，采用了分段式電流舵DAC架構。該芯片集成24路高速串行數據接收器，以及4-1MUX高速電路，支持在30GSps采樣率下全速率輸出。該芯片還集成了占空比校正和延遲偏差校準電路。測試結果表明芯片在30Gsps采樣率下工作時(shí)，低頻無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）達到44dBc，在第一奈奎斯特區內SFDR大于28.5dBc。芯片總功耗6.2W。
SFDR測試結果
高頻測試結果 |
