随着人工智能和机器学习技术的快速发展,大规模数据中心的需求也越来越迫切。这些数据中心需要处理大量的数据,进行复杂的计算和分析,因此需要高效的计算资源和大容量的存储设备。为了提高计算效率和资源利用率,数据中心通常会将计算、内存和存储等资源分配到不同的资源池中,以实现资源共享和优化。高带宽、低延迟和低功耗的互连技术也是数据中心中非常重要的一部分。数据中心中的服务器、存储设备和网络设备之间需要快速、可靠地进行通信,以保证数据的传输和处理效率。因此,高速光互连等技术被广泛应用于数据中心中,以满足高性能计算和大规模数据处理的需求。本文针对400G应用速率场景下的时钟与数据恢复电路（Clock and Data Recovery,CDR）电路关键技术展开研究,分别在28nm CMOS工艺和45nm SOI CMOS工艺下完成了发射机CDR电路和接收机CDR电路两款芯片的设计与实现。可通过8通道的形式组成400G光收发需求的CDR电路阵列。采用28nm CMOS工艺,设计了一款应用于400G光通信发射机的单通道数据率为56Gbps的时钟与数据恢复电路。同样采用改进型数字相位插值器型CDR架构组成8通道架构,利用采样阵列技术实了二分之一速率两倍过采样,输入数据编码为PAM4码型,芯片面积为571 μm × 190 μm,功耗约280 mW,其恢复数据的峰峰值抖动为945fs,恢复时钟的峰峰值抖动为760fs,时钟相位噪声分别为-102.34dB/Hz@100KHz、-118.9dB/Hz@1MHz 和-124.15dB/Hz@10MHz,能够在300 ns内进入锁定状态。采用45nm SOI CMOS工艺,设计了一款应用于400G光通信接收机的单通道数据率为56Gbps的时钟与数据恢复电路。采用改进型数字相位插值器型CDR架构组成8通道架构,利用积分鉴相技术实现了四分之一速率波特率采样,输入数据编码为NRZ码型,芯片面积为855 μm × 432 μm,功耗约300 mW,其恢复数据的峰峰值抖动为1.66 ps,恢复时钟的峰峰值抖动为1.14 ps,时钟相位噪声分别为-92.34dB/Hz@100KHz、-115.22dB/Hz@1MHz 和-125.84dB/Hz@10MHz,能够在400 ns内进入锁定状态。