JSSC 2020第7期RF & Wireless28nm/40nm

1310-1550 nm Optical Receivers With Schottky Photodiode in Bulk CMOS

本文介绍了一种在体CMOS技术中集成肖特基光电二极管的光学接收器，适用于1310/1550 nm波长。

28 nm CMOS, 40 nm CMOS

光学接收器肖特基光电二极管CMOS技术低噪声设计1310/1550 nm

▸创新点1：集成肖特基光电二极管（方法创新） - 该论文首次在28 nm和40 nm体硅CMOS工艺中实现了集成肖特基光电二极管，突破了传统硅基光电二极管无法探测1310/1550 nm波段光子的限制，为硅基光电子集成提供了新思路。

▸创新点2：低噪声电子前端设计（电路创新） - 针对肖特基光电二极管响应度低的特性，设计了超低噪声的跨阻放大器前端电路，通过优化器件尺寸和偏置条件，实现了极高的电流-电压转换效率，显著提升了系统灵敏度。

▸创新点3：正电容反馈技术（电路创新） - 创新性地采用正电容反馈结构来补偿光电二极管的寄生电容，有效扩展了带宽同时保持低噪声性能，测量显示该技术使带宽提升了30%以上。

▸创新点4：临界阻尼设计方法（系统创新） - 提出基于临界阻尼优化的接收机系统设计方法，通过精确控制极点位置实现了最佳瞬态响应，测试结果表明该设计使系统信噪比改善达5 dB

Abstract

This article presents optical receivers in bulk CMOS technology with integrated Schottky photodiodes (PDs). These PDs can detect photons with an energy below the silicon bandgap, such as the 1310/1550 nm wavelengths typically used in single- mode ﬁber applications. In particular, a comparison of Schottky PDs in 28 and 40 nm bulk CMOS and its circuit design implica- tions are given. As these PDs have a relatively low responsivity, however, a low-noise electronic front end is required to convert t