超低电压模拟与数模混合集成电路设计技术研究

不同于一般意义上的低电压与低功耗设计，模拟集成电路的超低压设计是指在未来若干年数字电路标准电压下降到0.5-1V甚至0.5V以下时，能在同等电压下使用的模拟电路设计技术。对于模拟IC与数模混合SoC来说，这是尚未解决但必将面对的技术难题。同时超低压设计技术在无线、医疗、生物、军事、电源等方面也有巨大的应用前景。. 本课题研究超低压模拟集成电路以及数模混合SoC的设计技术。研究将从电路级与系统级两个方面展开。分析单元级模拟电路在超低电压下的性能与限制因素，提出超低压设计的方法。同时着重研究在系统级实现超低压的可行性方案与结构模型。采用深度数字辅助与校准来补偿超低电压下模拟电路性能的损失。探索借鉴数字设计思想的模拟与数模混合SoC设计模式和系统结构。采用上述研究成果设计一个超低压A/D转换器。. 申请人对该课题已经有一定的研究基础和较高水平的成果。

本课题面向0.5V及以下的超低压模拟与数模混合集成电路设计，探索了低压设计的极限、设计方法、模块单元电路的设计以及典型系统的实现与验证。本课题的研究内容、技术路线以及研究方法与申报书一致，结果与预期相符。我们在超低压设计极限的探索中，成功设计实现了电源电压为0.15V的模拟与数模混合电路（ADC）。这一结果也是至今为止国际业界报道的最低电源电压记录。成果先后在2012年国际固态电路会议ISSCC的学生科研前瞻单元报告，并正式发表于当年的定制电路会议（CICC）。学生作者还获得了IEEE固态电路学会资助参加ISSCC的学生差旅费奖。课题组在0.25V delta-sigma ADC设计中也取得了突破，在0.25V超低电压下实现了73dB SNDR的调制器，这也是目前该电压下的最好水平。相关的文章已经投稿到顶尖国际会议。课题也探索了超低电压电路的可缩放设计。在0.5V电压下，我们已经可以根据性能较为灵活的配置电路的参数和功耗。课题组在基于数字思想的模拟电路领域和较低压下的高性能设计也进行了探索并取得了一定的进展。本课题发表文章共计22篇，培养学生12名。经费执行情况也与预算高度吻合。.