Integrierte elektronische Datenentscheider für 40 Gbit/s Systeme in Silizium-Germanium-Kohlenstoff-Heterobipolartechnologie

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Rolf Kraemer; Professor Dr.-Ing. Andreas Thiede
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5443030

• Erstellungsjahr: 2011

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Projekt wurde dem aktualisierten Antrag entsprechend ein Datenentscheider mit Rückkopplung zur Kompensation von Intersymbolinterferenzen auf der Basis der 0.13 µm SiGe:C HBT-Technologie des IHP Frankfurt Oder entwickelt. Die im Hinblick auf Anwendungen im Bereich optischer Ethernetverbindungen angestrebte Zieldatenrate von 107 Gbit/s wurde sicher erreicht. Dafür waren die folgenden Lösungen wesentlich: Die Verschmelzung des durch die Referenzspannungen verkippbaren Verstärkers mit dem Komparator-Flip-Flop erlaubte eine Eingangsbandbreite von 70 GHz. Durch eine auf der Boolschen Algebra basierende Modifikation konnte die in der Rückkopplungsschleife zulässige Verzögerung verdoppelt werden. Ein mit differentiellen Mikrostreifenleitungen aufgebauter Taktbaum einschließlich eines BALUN und zahlreicher Pufferverstärker erlaubt die optimale Taktung der Gesamtschaltung. Die interne Synchronisation der beiden Datenpfade wurde durch zusätzliche Latches und Flip-Flops verbessert. Im Hinblick auf die mögliche Ergänzung dieser Komponente durch FIR-Filter wurden neue differentielle gekoppelte Mikrostreifenleitungen entworfen und untersucht, die etwa 2- bzw. 3-fach reduzierte Ausbreitungsgeschwindigkeiten aufweisen und somit ein im zumindest gleichen Verhältnis reduzierten Chipflächenbedarf erwarten lassen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• “Relaxation of Timing Constraints in DFEs for 100 Gb/s Optical Communication”. Kleinheubacher Tagung, Miltenberg/Germany, 2008
  A.S. Awny, A. Thiede, J.C. Scheytt
  
• “Mixed-Signal Techniques in mm-Wave Range for 100 Gbit Decision Feedback Equalizer“. 10th IEEE Topical Meeting on Silicon Monolithic Integrated Circuits in RF Systems (SiRF), New Orleans/USA, 2010, pp.80-83
  A.S. Awny, A. Thiede, M. Elkhouly, J. Borngräber, F. Korndörfer, J.C. Scheytt
  
• “Speed/Power Performance of D-type Flip-Flops in a 0.13μm SiGe:C HBT Technology Demonstrated by a 86 GHz Static Frequency Divider”. German Microwave Conference, Berlin/Germany, 2010, pp.24-27
  A.S. Awny, A. Thiede, J. Borngräber, M. Elkhouly, J.C. Scheytt
  
• “Broadband 31-65 GHz Inductorless Active BALUN with 12.4 dB Gain in 0.13 µm SiGe:C BiCMOS Technology”. European Microwave Integrated Circuit Conf., Manchester/UK, 2011
  A. Awny, A. Thiede, C. Wipf, J.C. Scheytt
  
• “Design and Test of Decision Feedback Equalizers for 80 Gbit/s Bit Rate and Beyond”. IEEE International Microwave Symposium, Baltimore/US, 2011
  A.S. Awny, A. Thiede, J. Scheytt