A Hybrid Random Number Generator Using Single Electron Tunneling Junctions and MOS Transistors

This paper proposes a novel single electron random number generator (RNG). The generator consists of multiple tunneling junctions (MTJ) and a hybrid single electron transistor (SET)/MOS output circuit. It is an oscillator-based RNG. MTJ is used to implement a high-frequency oscillator,which uses the inherent physical randomness in tunneling events of the MTJ to achieve large frequency drift. The hybrid SET and MOS output circuit is used to amplify and buffer the output signal of the MTJ oscillator. The RNG circuit generates high-quality random digital sequences with a simple structure. The operation speed of this circuit is as high as 1GHz. The circuit also has good driven capability and low power dissipation. This novel random number generator is a promising device for future cryptographic systems and communication applications.

硅基光电子学研究进展与趋势

近年来硅基光电子材料和器件受到高度的重视.利用外延生长和键合技术成功研制出硅基应变赝衬底、GexSi1-x/Si量子阱、高密度锗量子点、硅基InGaAsP/Si异质结,这些进展为硅基光电子器件提供了坚实的材料基础.同CMOS工艺相结合,实现了硅量子点1.17 μm的受激发射,研制出硅基Raman激光器、1.55 μm混合型激光器、高灵敏度的Si/Ge探测器、谐振腔增强型的SiGe光电二极管、调制频率30 GHz的SOI CMOS光学调制器和16×16的SOI光开关阵列等.硅光电子学将在光通信、光计算等领域获得重要应用.本文综述了国内外硅基光电子材料和器件的进展、我们的研究结果和硅基光电子学的发展趋势.

A Novel Power Supply Solution of a Passive RFID Transponder

This paper presents a power supply solution for fully integrated passive radio-frequency identification(RFID) transponder IC,which has been implemented in 0.35μm CMOS technology with embedded EEPROM from Chartered Semiconductor.The proposed AC/DC and DC/DC charge pumps can generate stable output for RFID applications with quite low power dissipation and extremely high pumping efficiency.An analytical model of the voltage multiplier,comparison with other charge pumps,simulation results,and chip testing results are presented.

抗辐射128kb PDSOI静态随机存储器

介绍在部分耗尽绝缘体上硅(PD SOI)衬底上形成的抗辐射128kb静态随机存储器.在设计过程中,利用SOI器件所具有的特性,对电路进行精心的设计和层次化版图绘制,通过对关键路径和版图后全芯片的仿真,使得芯片一次流片成功.基于部分耗尽SOI材料本身所具有的抗辐射特性,通过采用存储单元完全体接触技术和H型栅晶体管技术,不仅降低了芯片的功耗,而且提高了芯片的总体抗辐射水平.经过测试,芯片的动态工作电流典型值为20mA@10MHz,抗总剂量率水平达到500krad(Si),瞬态剂量率水平超过2.45×10~(11) rad(Si)/s.这些设计实践必将进一步推动PD SOI CMOS工艺的研发,并为更大规模抗辐射电路的加固设计提供更多经验.

SOI纳米线波导和相关器件研究进展

SOI纳米线波导具有对光场限制作用强、传输损耗低、弯曲半径小、集成度高、与传统CMOS工艺兼容等优点,采用SOI纳米线波导能够大大缩小光子器件的长度和面积,提高器件工作速度和效率,降低器件功耗.介绍了SOI纳米线波导在模式、损耗、偏振等方面与传统大尺寸硅基波导所表现出来的不同特性,评述了当前关于SOI纳米线波导和基于SOI纳米线波导光子器件的最新研究进展.

一种新型的5GHz自适应偏置及可变增益低噪声放大器

该文提出了一种新型的自适应偏置及可变增益低噪声放大器（LNA），利用电荷泵（亦称电压倍增器）将LNA输出信号转换成与LNA射频输入信号功率成比例变化的直流信号，以此信号同时反馈控制LNA的偏置和增益，来实现自适应偏置以及可变增益低噪声放大器。从而极大地改善了LNA的输入线性范围。鉴于5GHz频率下，Bipolar相对于CMOS更好的频率特性和低噪声特性，该项研究采用了BiCMOS工艺，实现了低于3．0dB的噪声系数（高增益状态下）和大约13dBm的输入三阶交调点ⅡP3的控制范围以及大于15dB的增益控制范围。

MOCVD-Grown AlGaN/AlN/GaN HEMT Structure with High Mobility GaN Thin Layer as Channel on SiC

AlGaN/AlN/GaN high electron mobility transistor (HEMT) structures with a high-mobility GaN thin layer as a channel are grown on high resistive 6H-SiC substrates by metalorganic chemical vapor deposition. The HEMT structure exhibits a typical two-dimensional electron gas (2DEG) mobility of 1944cm2/(V · s) at room temperature and 11588cm2/(V· s) at 80K with almost equal 2DEG concentrations of about 1.03 × 1013 cm-2 High crystal quality of the HEMT structures is confirmed by triple-crystal X-ray diffraction analysis. Atomic force microscopy measurements reveal a smooth AlGaN surface with a root-mean-square roughness of 0. 27nm for a scan area of 10μm × 10μm. HEMT devices with 0.8μm gate length and 1.2mm gate width are fabricated using the structures. A maximum drain current density of 957mA/mm and an extrinsic transconductance of 267mS/mm are obtained.

基于共振隧穿二极管的集成电路研究

RTD基集成电路所具有的超高速、低功耗和自锁存的特性，使其在数字电路、混合信号电路以及光电子系统中有着重要的应用。首先对RTD与化合物半导体HEMT，HBT以及硅CMOS器件的集成工艺进行了介绍。在MOBILE电路及其进和延伸的基础上，对高速ADC/DAC电路和低功耗的存储器电路进行了具体的分析。最后对RTD基电路面临的主要问题和挑战进行了讨论，提出基于硅基RTD与线性阈值门(LTG)逻辑相结合是未来纳米级超大规模集成电路的最佳发展方向.

光子晶体对nc-Ge/Si岛发光增强的模拟

在Si基集成光电子学的发展中,高效的Si基光源是人们不懈追求的目标.但是Si材料的间接带隙特性导致其发光效率低,更谈不上受激发射.于是人们探索了多种Si基材料体系来提高Si材料的发光效率,并在不同程度上取得了重要的进展.在众多的Si基发光材料体系中,Ge/Si量子点材料,不仅生长工艺与标准的CMOS工艺有很好的兼容性,而且发光波长能够覆盖重要的光通信波段即1.3～1.55 μm,因此成为实现Si基发光器件的重要途径之一.但是目前这种材料的发光效率仍很低,所以提高其发光效率自然成为人们关注的焦点.如果将光子晶体引入到nc-Ge/Si材料中,它不仅可以改变材料本身的自发发射特性,而且可以改变发射的光子的提取效率,从而使材料的发光效率得到增强.提出了在Ge/Si量子点材料中引入光子晶体结构来提高其发光效率,包括光子晶体点缺陷腔结构和带边模式工作的完整光子晶体结构,并从理论上分析了发光效率提高的原理.针对发光波长在1.5 μm附近的材料结构,模拟出了相应的光子晶体的结构参数.从模拟结果可以看出,对于缺陷腔的光子晶体结构,采用单点缺陷微腔很好地实现了单模运作,但是微腔内有源材料的体积很小,因此得到的发光效率很低.而采用耦合缺陷腔的结构和H2腔都增加了腔内有源区的体积.但是耦合腔与H2腔相比,谐振腔模减少,主谐振模式的峰值强度增加,更容易实现单模发光.因而更适用于提高nc-Ge/Si的发光效率.而带边模式工作的光子晶体结构,尺寸较大,不需引入缺陷,工艺上更容易实现.

用于视网膜修复的光电脉冲频率调制电路

提出了一种用于视网膜修复的脉冲频率调制电路结构．该电路产生频率正比于入射光强度的电脉冲序列．论证分析了该电路的基本特性，并基于0．6μm CMOS工艺进行了流片．仿真结果表明，该电路可以应用于视网膜下植入．

30Gbit／s并行光接收模块

报道了一种基于CMOS工艺接收电路芯片和GaAs工艺1×12光电探测器阵列的30Gbit／s并行光接收模块．该模块采用并行光通信方案，利用中高速光电子器件实现信号的高速传输．直接使用未经封装的接收电路裸片和光探测器裸片，采用电路板上芯片技术封装制作模块，并通过倒装焊的方式实现了探测器阵列与列阵光纤的精确对准并形成了可插拔的光接口．测试结果表明模块的接收能力可以达到30Gbit／s．误码率小于10^-13时，接收模块的灵敏度可以达到-13．6dBm．

部分耗尽SOI静态存储器位线电路的研究

对部分耗尽SOI CMOS静态存储器的位线电路进行了模拟和研究,详细分析了BJT效应对SRAM写操作过程的影响,给出了BJT效应在SRAM写操作过程的最坏条件和最好条件下存储单元门管的瞬态泄漏电流的模拟结果;在详细分析BJT效应影响的基础上,对"First Cycle"效应进行了全面的研究.结果表明,"First Cycle"效应对写操作影响较大;研究了位线电容负载对存储单元门管体电位的依赖.最后,给出了研究结果.

硅基微电子新材料SGOI薄膜研究进展

绝缘体上的锗硅技术(SiGeonInsulator,SGOI)和以它为衬底开发的应变硅技术(StrainedSilicononInsulator,sSOI)融合了SiGe技术和SOI技术二者的优点,是近年来人们广泛重视的研究热点和硅基集成电路产业进一步发展的重要研究方向,是国际半导体技术发展路线图(ITRS)中CMOS技术今后几年发展的方向.文章综述了SGOI薄膜的多种制备方法和最新研究进展.

一种低电压工作的高速开关电流Σ-Δ调制器

基于作者先前提出的时钟馈通补偿方式的开关电流存储单元及全差分总体结构,本文设计了一种二阶开关电流Σ-Δ调制器.工作中采用TSMC 0.35μm CMOS数字电路工艺平台,在低电压工作下进行电路参数优化.实验表明,调制器在3.3V工作电压、10MHz采样频率、64倍过采样率下实现10-bit精度.与已有类似研究相比,本工作在相当的精度条件下,实现了低电压、视频速率的工作.

Co—Design of Monolithically Integrated Photo—Detectorand Optical—Receiver

A behavioral model of the photodiode is presented．The model describes the relationship between photocurrent and incident optical power，and it also illustrates the impact of the reverse bias to the variation of the junction capacitance．According to this model，the photodiode and a CMOS receiver circuit are simulated and designed simultaneously under a universal circuit simulation environment．