中科院微电子研究所成功研制出10GHz 8-bit超高速DDS芯片

科院微电子所微波器件与集成电路研究室（四室）HBT超高速电路小组在刘新宇研究员和金智研究员的带领下研制成功两款基于1um GaAs HBT工艺的8-bit超高速直接数字频率综合器（Direct Digital frequency-Synthesizer, DDS）芯片DDS1和DDS2。
据测试结果表明，DDS1可在大于10GHz内部时钟频率下正常工作，DC-5GHz输出频率范围内的无杂散动态范围为26dBc；DDS2可在大于 5GHz内部时钟频率下正常工作，DC-2.5GHz输出频率范围内的无杂散动态范围为45dBc。这两款超高速DDS芯片的研制成功，不仅大大提升了国内DDS电路的最高频率，同时也显示了其在当前国际上GaAs HBT基DDS芯片时钟频率的最高水平。它们的成功实现充分展示了微电子所在超高速数模混合电路设计方向的强大实力。
DDS1电路中集成了约2000个GaAs HBT晶体管，芯片面积为2.4mm*2.0mm，如图1所示。

图1 DDS1芯片照片
在片测试结果表明，DDS1在外部输入时钟频率为5GHz时正常工作，其内部时钟频率为10GHz。在8-bit频率控制字控制下，DDS1可以输出频率从直流到5GHz的正弦波形，频率分辨率为19.5MHz，无杂散动态范围为26dBc，接近理论计算值30dBc。DDS1芯片工作电压为-5.1V，工作电流为762mA，功耗为3.89W。由于采用了功耗冗余设计，DDS1芯片也可以在低功耗状态下正常工作，工作电压为-4.6V，工作电流为 528mA，功耗为2.43W。如图2所示。

图2 频率控制字为128时DDS1芯片的输出波形（5GHz正弦波）
DDS2电路中集成了约2000个GaAs HBT晶体管，芯片面积为2.4mm*2.0mm，如图3所示。

在片测试结果表明，DDS2在时钟频率为 5GHz时正常工作。在8-bit频率控制字控制下，DDS2可以输出频率从直流到2.5GHz的正弦波形，频率分辨率为19.5MHz，无杂散动态范围为45dBc，接近理论计算值48dBc。DDS2芯片工作电压为-5.1V，工作电流为800mA，功耗为4W。如图4所示。

图4 频率控制字为8时DDS2芯片的输出波形（156MHz正弦波）
此两款超高速DDS芯片的研制成功，大大提升了微电子所在超高速数模混合电路方面的科研实力，为今后研制更高性能的电路打下了坚实的理论和设计基础。


科院微电子所微波器件与集成电路研究室（四室）HBT超高速电路小组在刘新宇研究员和金智研究员的带领下研制成功两款基于1um GaAs HBT工艺的8-bit超高速直接数字频率综合器（Direct Digital frequency-Synthesizer, DDS）芯片DDS1和DDS2。
据测试结果表明，DDS1可在大于10GHz内部时钟频率下正常工作，DC-5GHz输出频率范围内的无杂散动态范围为26dBc；DDS2可在大于 5GHz内部时钟频率下正常工作，DC-2.5GHz输出频率范围内的无杂散动态范围为45dBc。这两款超高速DDS芯片的研制成功，不仅大大提升了国内DDS电路的最高频率，同时也显示了其在当前国际上GaAs HBT基DDS芯片时钟频率的最高水平。它们的成功实现充分展示了微电子所在超高速数模混合电路设计方向的强大实力。
DDS1电路中集成了约2000个GaAs HBT晶体管，芯片面积为2.4mm*2.0mm，如图1所示。

图1 DDS1芯片照片
在片测试结果表明，DDS1在外部输入时钟频率为5GHz时正常工作，其内部时钟频率为10GHz。在8-bit频率控制字控制下，DDS1可以输出频率从直流到5GHz的正弦波形，频率分辨率为19.5MHz，无杂散动态范围为26dBc，接近理论计算值30dBc。DDS1芯片工作电压为-5.1V，工作电流为762mA，功耗为3.89W。由于采用了功耗冗余设计，DDS1芯片也可以在低功耗状态下正常工作，工作电压为-4.6V，工作电流为 528mA，功耗为2.43W。如图2所示。

图2 频率控制字为128时DDS1芯片的输出波形（5GHz正弦波）
DDS2电路中集成了约2000个GaAs HBT晶体管，芯片面积为2.4mm*2.0mm，如图3所示。

在片测试结果表明，DDS2在时钟频率为 5GHz时正常工作。在8-bit频率控制字控制下，DDS2可以输出频率从直流到2.5GHz的正弦波形，频率分辨率为19.5MHz，无杂散动态范围为45dBc，接近理论计算值48dBc。DDS2芯片工作电压为-5.1V，工作电流为800mA，功耗为4W。如图4所示。

图4 频率控制字为8时DDS2芯片的输出波形（156MHz正弦波）
此两款超高速DDS芯片的研制成功，大大提升了微电子所在超高速数模混合电路方面的科研实力，为今后研制更高性能的电路打下了坚实的理论和设计基础。