太赫兹集成电路片间互连的优化设计与研究

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介于传统微波和光通信之间的太赫兹频段,由于其在成像,传感和通信上的应用潜力正在受到越来越多的关注。在太赫兹频段,由于其高频高传输速率的特点,芯片之间的信息传输交互需求也极大的提升。但是传统的芯片I/O端口由于其带宽、频率以及效率的限制越来越无法满足现有的太赫兹系统的需求,太赫兹频段的片间互连逐渐成为了太赫兹系统的瓶颈之一。高效率,大带宽,较小的带内波动,成为了突破太赫兹片间互连瓶颈的主要难点。太赫兹片间互连的性能提升对整个太赫兹系统表现的提升具有关键性意义,因此CMOS工艺的全集成片间互连结构成为了近些年国内外研究的热点,本文对200GHz左右的CMOS工艺片间互连结构进行了研究与设计。首先,本文第一章介绍了国内外太赫兹片间互连结构的研究现状,介绍了电(磁)互连,光互连两种主流技术思路以及其相关的案例。第一章还分析了现有的太赫兹片间互连技术的优势和缺陷所在,并指出了一些可能的改善方式。本文的第二章主要介绍了本文太赫兹片间互连结构的主要技术思路以及应用到的相关技术理论,重点分析了矩形介质波导的导波模式,并进行了矩形介质波导尺寸的推导,设计和仿真。分析了CMOS工艺中的片间互连技术需要克服的困难,以及片间互连结构的主要构成和技术突破点所在,并简要介绍了漏波技术的原理。本文的第三章主要介绍了一种完全自主创新的220GHz基于介质波导的宽带高平坦度的片上互连结构,其耦合结构基于共面波导,易于集成,形状简单,无需巴伦或模式转换器,避免了额外的损耗。本文第四章主要介绍了基于共面波导的片上耦合结构的设计理论在板级应用中的验证,并给出了测试结构图和预计测试方案。
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