今年IMEC和根特对TIA提升带宽,说的是用TWA的方式来提高带宽,采用Gesi BiCMOS工艺来实现。
BiCMOS工艺,说的是一部分用来做Bipolar双极性晶体管,一部分用做成CMOS工艺,Bipolar是电流驱动的,带宽大,驱动能力强,用在咱们的模拟电路里非常多,TIA、DRV啊等等。CMOS是用电场驱动的,带宽虽然不够大,但是功耗很低,多用于数字的部分,降低功耗。
TIA的跨阻放大器,如果一个NPN的双极性Bipolar的电路,如下
Y5T241 晶体管之-BJT、FET、CMOS、HBT、HEMT
用硅材料,制作NPN的bipolar是可以的,其中基极通过掺杂或选择生长,制作成SiGe合金,也是可以的,这样就形成“异质”结,不同材料的PN结。咱们光模块里的激光器就是典型的异质结。<2022合集下> 激光器的“同质”与“异质”
这就是IMEC提到的GeSi Bi的意思,用锗硅实现更大的带隙,用于更大带宽和更高性能。
咱们光模块里用的TIA,除了锗硅异质结的HBT外,还有一种更好的电芯片,是GaAs制作的。
当然,CMOS是一个NMOS和一个PMOS组成,NMOS有一个NPN的区域,PMOS有一个PNP的区域。
Bipolar也有典型的NPN管,和PNP的管子。
本质上,NPN的布局都是在控制两侧的N是导通/截止的状态,bipolar是用电流控制的,MOSFET是用电场控制的。
反过来PNP是用电流或电场控制两侧的P型半导体导通还是截止
GeSi CMOS也是利用异质结来做的控制。
bi和cmos的功能核心,都是PN相接触的部分,自然存在一个寄生的电容,这个电容限制了带宽的提升。频率反比于RC常数,降低电容才能提升带宽。
IMEC提到的这个结构,本质上是降低了寄生电容,提高带宽。级联放大的话,增益是相乘的关系,这样并不会降低TIA的跨阻增益。
咱们光模块用的GaAs激光器,InP激光器,也都是异质结,在提高带宽的设计思路里,也天天在琢磨如何降低结电容,降低RC常数,提高带宽。
GaAs,是半导体,可以做集成电路,GaAs同样具有光学增益,可以做激光器,LD的L是laser激光器的意思,D是二极管的意思,典型的PN结。
光也好,电也好,材料上和性能上也是异曲同工之妙