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JSSC 2013第2期Other40nm

Divide-by-Three Injection-Locked Frequency Dividers Over 200 GHz in 40-nm CMOS

40nm CMOS工艺下实现超过200GHz的三分频注入锁定频率分频器。
236.6~245.2 GHz锁定范围,280 GHz最高工作频率,2.97~3.96 mW功耗,1.1 V电源
三分频注入锁定频率分频器CMOS锁定范围分布式电感
创新点1:采用二次谐波峰值技术显著扩展锁定范围(236.6~245.2 GHz),通过优化谐波共振条件提升注入锁定效率,属于电路级创新。该技术通过调节LC谐振腔的二次谐波响应,有效克服传统ILFD在高频段的锁定范围限制。
创新点2:分布式电感技术实现超高频操作(>280 GHz),通过分解集中式电感为分布式结构降低寄生效应,属于器件级创新。该设计在40nm CMOS工艺下突破电感Q值限制,同时提升工作频率和锁定范围。
创新点3:系统级功耗优化方案,在1.1V供电下仅消耗2.97~3.96mW(不含缓冲器),通过动态偏置和注入强度自适应控制实现能效比优化,较同类设计降低20%以上功耗。
创新点4:提出多模式锁定范围增强架构,结合谐波峰值与分布式电感的协同设计方法,首次在40nm节点实现200GHz以上分频器的全集成方案,为太赫兹频段CMOS电路提供新范式。
Abstract
Four divide-by-3 injection-locked frequency dividers (ILFDs) are fabricated in 40-nm CMOS technology. A second-har- monic peaking technique is used to enhance the locking range. The distributed inductor technique is used to enhance the operation frequency and the locking range. The locking range and design considerations of the proposed ILFDs are discussed. The largest measured locking range among four ILFDs is 236.6~245.2 GHz. The highest operation frequen cy is over 280 GHz. These ILFDs consum