高技术通讯：2.5Gb/s光纤通信用0.35μm CMOS芯设计成功

高技术通讯 2000.05, p. 110

2.5Gb/s光纤通信用0.35μm CMOS芯片设计成功

　　随着计算机的迅速普及, 互联网的大规模建设, 多媒体通信和因特网的爆炸性扩展, 数据通信技术的开发和信息高速公路的建设变的日益迫切。而信息高速公路建设的关键在于光纤通信技术的开发和应用。在光纤通信系统建设方面, 光纤技术已经成熟，系统方面的问题也已经通过光纤数字分布接口(FDDI)，异步传输模式(ATM)和同步数字体系(SDH)等一系列标准得到了解决。目前的任务是系统设备的大规模开发和生产以及各级网络的建设。当前，我国已建和在建的光纤通信长途干线大多是通过购买国外设备和技术实现的，特别是光纤通信用的高速微电子器件和电路几乎全部是从国外进口的。由于我国幅员辽阔和通信事业的底子薄, 光纤通信的需求将是巨大的。全国光纤通信网的大规模建设估计将持续十到二十年的时间。单靠购买国外产品, 所需要的投资将构成国民经济一个沉重负担。其出路是在引进设备和技术的同时, 发展自己的技术和产业。在这样的形势下，在国家自然科学基金支持下，东南大学射频与光电集成电路研究所两年来开展了光通信用超高速集成电路芯片的研究与开发，并于1999年开始同清华大学、深圳华为公司和深圳飞通公司合作，承担了863计划光电子主题的光通信用超高速集成电路芯片的重大研究课题。

　　近几年国家干线网大部分仍为2.5Gb/s系统, 目前兴起的波分多路(WDM)技术大多以2.5Gb/s SDH数据速率为基础。地区网和部分专业网速率则处于155Mb/s，622Mb/s和2.5Gb/s三种系列上。10Gb/s速率系列是世界范围内的研究热点。因此，这四种速率系列的集成电路构成光纤通信系统的基石。鉴于这些集成电路的超高速性质，它们过去通常是采用费用高的双极性硅和砷化镓工艺设计和制造的。我国信息产业部电子13所已经基于砷化镓工艺完成了155Mb/s到2.5Gb/s三种速率系列多种集成电路的研制。近年来，随着CMOS工艺向深亚微米发展，国外一些研究机构和公司开始利用CMOS工艺研制开发光纤通信用超高速集成电路，部分电路已达到2.5Gb/s的速率。东南大学射频与光电集成电路研究所瞄准国际研究这一前沿，利用0.35mm CMOS工艺, 设计出了复接电路、激光驱动电路、前置放大电路、限幅放大电路、时钟与数据判决电路五个芯片, 以多目标晶圆的方式到境外进行了制作。在清华大学光纤通信研究所进行的芯片功能测试表明，五个芯片的工作速率均超过1.5Gb/s。其中，激光二极管驱动电路，前置放大电路和限幅放大电路达到了2.5Gb/s速率的世界先进水平。

　　于4月10-12日在南京召开的首届中德光电子微电子器件和电路专家论坛会上，我们报告了利用0.35μm CMOS工艺设计成功的第一批光通信用超高速集成电路芯片及测试结果。与会的德方专家对我们在短时间内，以少量的经费，取得世界水平的结果表示钦佩。与会的国家863计划光电子主题专家组专门对该课题项目进行了认真的现场评定，一致认为：五种以0.35微米CMOS工艺设计制造的芯片流片成功，测试结果可靠。不仅填补了国内空白，而且达到了目前世界上高速芯片研制的先进水平。成果具有创造性和明显的示范作用。为提高我国高速集成电路设计水平，促进信息产业及芯片产业的发展奠定了良好的基础。