Luận văn thạc sĩ: Thiết kế bộ thu dữ liệu 7.2 Gbps sử dụng công nghệ 18nm FinFET

• Tác giả: Hà Nam Anh
• Người hướng dẫn: PGS.TS Hoàng Trang
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
• Đề tài: Thiết Kế Bộ Thu Dữ Liệu 7.2 Gbps Trên Công Nghệ 18nm FinFET
• Loại tài liệu: luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• I. GIỚI THIỆU
• 1. TỔNG QUAN VỀ CMOS
• 1.1. Lịch sử phát triển CMOS
• 1.2. Nguyên lý hoạt động của MOSFET
• 1.3. Quy trình sản xuất MOSFET
• 2. TỔNG QUAN VỀ PHY
• 2.1. Tổng quan về Receiver
• 2.2. Tổng quan về ADC-based Receiver
• 2.3. Một số thông số khác của Receiver
• 2.3.1. Pseudorandom binary sequence
• 2.3.2. Các thông số EYE Diagram
• 2.4. Tổng quan về ADC
• 2.4.1. Giới thiệu về ADC
• 2.4.2. Phân loại ADC
• 3. NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ RECEIVER
• 3.1. Continuous time linear equalization block (HSRX_CTLE)
• 3.2. Gain buffer block (HSRX_singbuff)
• 3.3. Cross-coupled block (HSRX_crosscoupled)
• 4. NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ ADC
• 4.1. Nguyên tắc hoạt động
• 4.2. Sample and hold
• 5. THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG RECEIVER
• 5.1. Kích bản mô phỏng
• 5.2. Continuous time linear equalization block (HSRX_CTLE)
• 5.3. Gain buffer block (HSRX_singbuff)
• 5.4. So sánh kết quả với MIPI spec
• 6. THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG SAR_ADC
• 6.1. FFT plot of the output
• 6.2. Signal to noise vs Signal to noise and distortion ratio (SNR vs SNDR)
• 6.3. Spurious free dynamic range (SFDR)
• 6.4. Effective number of bits (ENOB)
• 6.5. Công suất tiêu tán
• 6.6. So sánh kết quả với một số bài báo khác
• VI. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

I. Giới thiệu về công nghệ FinFET

Công nghệ FinFET đã trở thành một giải pháp tối ưu cho các thiết kế mạch tích hợp nhờ vào khả năng giảm thiểu dòng rò và cải thiện hiệu suất. Công nghệ 18nm cho phép thiết kế các bộ thu dữ liệu với tốc độ cao, đạt tới 7.2 Gbps. Việc sử dụng FinFET giúp tăng cường hiệu suất và giảm thiểu tiêu thụ năng lượng, điều này rất quan trọng trong bối cảnh ngày càng nhiều thiết bị yêu cầu hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng. Theo nghiên cứu, FinFET có cấu trúc ba chiều, giúp cải thiện khả năng điều khiển kênh và giảm thiểu hiện tượng suy hao tín hiệu. Điều này làm cho FinFET trở thành lựa chọn hàng đầu cho các ứng dụng trong lĩnh vực vi điện tử.

1.1. Lịch sử phát triển của FinFET

Công nghệ FinFET được phát triển để giải quyết các vấn đề của CMOS truyền thống khi kích thước transistor giảm xuống dưới 22nm. Sự phát triển này bắt nguồn từ nhu cầu ngày càng cao về hiệu suất và khả năng tích hợp trong các thiết bị điện tử. FinFET đã chứng minh được khả năng hoạt động tốt hơn so với các công nghệ trước đó, đặc biệt trong việc giảm thiểu dòng rò và cải thiện hiệu suất năng lượng. Nghiên cứu cho thấy rằng FinFET có thể đạt được hiệu suất cao hơn trong các ứng dụng yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu lớn, như trong thiết kế bộ thu dữ liệu 7.2 Gbps.

II. Thiết kế bộ thu dữ liệu 7

Thiết kế bộ thu dữ liệu 7.2 Gbps dựa trên công nghệ FinFET 18nm yêu cầu sự chú ý đến nhiều yếu tố như tốc độ truyền dữ liệu, tín hiệu số và tín hiệu analog. Việc tối ưu hóa mạch thu phát là rất quan trọng để đảm bảo rằng tín hiệu được truyền tải một cách chính xác và hiệu quả. Các mạch tích hợp như mạch thu phát và mạch tích hợp cần được thiết kế để giảm thiểu suy hao tín hiệu và cải thiện độ nhạy. Sử dụng mạch tích hợp cho phép giảm thiểu kích thước và tăng cường hiệu suất, đồng thời giảm thiểu tiêu thụ năng lượng. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng mạch thu phát có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của bộ thu dữ liệu.

2.1. Nguyên lý hoạt động của bộ thu

Bộ thu dữ liệu hoạt động dựa trên nguyên lý tín hiệu số và tín hiệu analog. Tín hiệu được thu nhận từ môi trường bên ngoài và được chuyển đổi thành tín hiệu số để xử lý. Việc sử dụng mạch thu phát cho phép bộ thu hoạt động hiệu quả hơn trong việc xử lý tín hiệu. Các mạch như mạch tích hợp và mạch thu phát cần được thiết kế để đảm bảo rằng tín hiệu được truyền tải một cách chính xác và hiệu quả. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa các mạch này có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của bộ thu dữ liệu.

III. Ứng dụng thực tiễn của bộ thu dữ liệu

Bộ thu dữ liệu 7.2 Gbps có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như viễn thông, Internet of Things (IoT) và các thiết bị di động. Việc sử dụng công nghệ FinFET giúp cải thiện hiệu suất và giảm thiểu tiêu thụ năng lượng, điều này rất quan trọng trong bối cảnh ngày càng nhiều thiết bị yêu cầu hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng. Các ứng dụng này không chỉ giúp nâng cao trải nghiệm người dùng mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong việc phát triển các sản phẩm công nghệ cao. Theo các chuyên gia, việc áp dụng công nghệ này sẽ giúp các nhà sản xuất thiết bị điện tử đáp ứng tốt hơn nhu cầu của thị trường.

3.1. Tương lai của công nghệ thu phát

Công nghệ thu phát trong tương lai sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của công nghệ FinFET. Các nghiên cứu hiện tại đang tập trung vào việc cải thiện hiệu suất và giảm thiểu tiêu thụ năng lượng. Việc áp dụng các công nghệ mới như mạch tích hợp và mạch thu phát sẽ giúp nâng cao hiệu suất và khả năng tích hợp của các thiết bị điện tử. Các chuyên gia dự đoán rằng trong tương lai, công nghệ này sẽ trở thành tiêu chuẩn trong ngành công nghiệp điện tử, mở ra nhiều cơ hội mới cho các nhà sản xuất và người tiêu dùng.