12.2 Цифровые схемы BiCmos
Принцип тока компаратора показана на рис. 12,6 для КМОП фотоприемник был также применен к BiCMOS фотоприемника на высоком тестирования скорости делителей частоты на пластине уровне [597]. Рис 12,7 показывает BiCMOS версии нынешнего компаратора. Быстрые транзисторы NPN были доступны, которые предпочтительно были использованы в сигнальный ток зеркало. Чем медленнее P-канальный текущих зеркал хранятся в течение ссылкой пути.
Схема, показанная на рис. 12,7 была использована для испытания на высокой скорости делителя частоты BiCMOS на пластине уровне. N + Р-субстрат и P + на N-и фотодиоды с участками 20 х 20 мкм2 были использованы. Частотой 800 МГц успешно поступает в делитель частоты BiCMOS оптически с длиной волны 635 нм по одномодовому волокну. Оптической мощности имеющихся в продаже полупроводникового лазера, используемого в [597] была порядка 1 мВт. Области потребления оптический вход, как сообщается, не менее 70 х 70 мкм2.
12.3 Схемы управления лазера
Два простых транзисторов CMOS водителя (рис. 12,8) основана на ток шунтирования принцип, который обеспечивает низкий зоны, настраиваемые схемы питания с измеряемой слабого сигнала полоса пропускания 2 ГГц в 0,5 | мкм КМОП-технологии, был реализован в флип-чип таможенного чипа CMOS VCSEL [443].
Транзистор МОП используется для питания регулируемый ток через лазер и транзистор NMOS используется для быстрого шунт тока в и из VCSEL для цифровых операций. Многомодовых ВИЛ могут работать на уровне 1,25 Гбит-1 снизу порога генерации в этом цифровом режиме. В этом случае, глаза картина указывает на задержки включения лазеров около 180PS. Для вероятности ошибки менее 10-11 в 1.25Gbs-1, общая потребляемая мощность одного водителя и лазерным было около 17,5 мВт при оптической мощности-6.9dBm.Транзисторов NMOS использоваться в качестве небольшого модулятор сигнала, уменьшения тока лазера только на небольшую сумму и тем более не ниже порогового тока, позволили проверить пропускную способность порядка 2 ГГц. Это маломощные высокой скорости демонстрирует полезность и потенциал флип-чип связи технику для оптической технологии интерконнекта.
Другой гибридные CMOS-датчик VCSEL был введен [598].Массив из восьми GaAs-AlAs лазеров с InGaAs тройной квантовой ямы активной области была провода связаны с драйверами схемы в 1.0 | мкм КМОП-технологии. Пороговый ток Ith лазеров составляет 2,7 мА, а пик оптической мощности превысили 1 мВт без жары. Типичные включении напряжения Md (Ith) были (3 ± 0,5) В. Драйвер схема которого показана на рис. 12.9.
Поскольку лазер массив был один общий катод, только лазеры »анода терминалы являются независимыми, и ток модуляции Im контролируется M1 транзистора МОП. Транзистор МОП-M4 регулирует текущие лазерных предвзятости,
который должен быть несколько больше, чем Ith для того, чтобы обеспечить быстрое модуляции лазерного излучения. Благодаря минимизации накопленного заряда в текущем транзисторов руля, быстрый взлет и падение раз с низким джиттером и косых может быть достигнута. Выбор ширины M1, однако, компромисс между низкой паразитной емкости для малой ширины устройства и снижения выходного сопротивления для большой ширины .Устройство шириной 500 цш была выбрана в качестве хорошим компромиссом для Im = 15-25 мА в [598].
NMOS M5 и M6 устройства вместе с инвертором между своим воротам выполнения одного состава к дифференциальной преобразования. Устройство NMOS M3 контролирует ток модуляции Im. Транзистор МОП M2 служит в качестве опорного тока зеркало в состоянии "1" и является самостоятельной предвзятым Инвертор в состоянии "0". Таким образом, ПХГ M1 не равна нулю, но примерно равна пороговое напряжение в состоянии "0", когда лазер выключен и высокую скорость модуляции может быть получен. В состоянии "1", I2 является зеркальным (усиливается в определенное число раз) через М2 М1 и в лазере. С 50 П нагрузочного резистора вместо лазера и с Im = 25 мА, время нарастания и спада около 0,5 нс, и глаз картина была широко открыта в 622Mbs-1. Когда чип с восемью драйвера CMOS были включены в один пакет с массивом VCSEL флип-чип установлен на подложку BeO, облигации провод индуктивности несколько выродился скорость нарастания выходного напряжения [598]. Скорость передачи данных 622Mbs-1 со скоростью передачи погрешностью менее 10-9, однако, до сих пор не получено.
Размер ячейки одной схемы драйвера с выходным колодки составляет 175 х 300 цш2. Средняя рассеиваемая мощность одного канала составила 137 мВт для оптической мощностью 1 мВт с Im = 20 мА, где лазер 75mW потребляется (55%), M1 рассеивается 45mW (33%), и его водитель использовал 17 МВт (12%). Для массива со многими CMOS-VCSEL каналов, это большой рассеиваемой мощности генерирует слишком много тепла, и лучшие проекты являются необходимыми.
Схема лазерной водитель, состоящий из двух N-канальных МОП-транзисторов (см. рис. 12,10) является выгодным по сравнению с цепи шунтирующих драйверы на рис. 12,8 по отношению к энергопотреблению. Здесь, M2 используется для смещения лазерного выше порогового значения ("0") и М1 увеличивает тока лазера с целью получения высокой выходной оптической мощности ("1"). Здесь, ток, протекающий непрерывно ниже, чем в цепи шунтирующих водитель показано на рис. 12.8. В схеме на рис. 12,10 был реализован в [599] для модуляции флип-чип таможенного InGaAs квантовой ямы ВИЛ с Ith на 6,4 мА.
N-канальный МОП-транзисторы был затвор длиной от 0,8 мкм и ворота шириной 30 мкм. С Vmod от 3,2 до 5 В, выходной оптической мощности можно регулировать в пределах от 0,05 до 1,3 МВт, при VDD = 8,5 V был выбран. Возможной скорости модуляции 2GBs-1 для схемы на рис. 12,10 по оценкам [599].
