1、课题来源与背景： 本课题得到广东省科技厅广东自然科学基金面上项目《100G PAM4光收发芯片关键技术》(2020A1515010001)的支持。宽带通信技术是支撑5G通讯技术、下一代数据中心、云计算等通讯系统的关键核心技术，已经成为学术界和工业界高度关注的前沿科技领域。在宽带通信系统中，光通信成为解决宽带通讯技术瓶颈的重要技术，而光通信收发芯片作为光通信的核心器件，对系统的性能起着决定性的作用。基于脉冲幅度调制(Pulse Amplitude Modulation，PAM)技术的光通信系统已经成为下一代宽带通信技术的标准，PAM-4光通信芯片的研究、设计和制造也成为下一代通讯技术理论研究和相关产业发展的前提和基础。在高端光电芯片(>25 Gb/s)领域，99%以上的芯片仍依赖进口。开展应用于光通信的PAM-4超高速收发芯片关键技术研究具有重要的科学意义、战略意义和工程实用价值。

    2、研究目的与意义： 基于上述考虑，本项目开展了单波长100G PAM-4光电收发机关键架构的研究，验证100G PAM-4数据引入的非理想性影响，提出100G PAM-4光电收发机架构的优化和改进方法；开展了单波长100G PAM-4收发关键技术的研究。针对TIA、DFE、CDR、FFE等高速模块，研究100G PAM-4收发电路关键技术的电路设计新理论、新技术和新方法；同时对100G PAM-4收发机的单芯片集成技术和测试理论开展研究。完成100G PAM-4光电收发系列芯片的设计和仿真验证，完善100G PAM-4收发机集成芯片的设计理论、性能评价方法、片上集成技术。本项目的开展将推进我国在超高速光通信领域的技术积累，突破100G PAM4超高速光通信收发芯片的关键技术，主力高端芯片产业的持续发展。

    3、主要论点及论据： 本项目围绕既定的研究目标和研究内容开展了详实的研究，其中针对光接收机前端提出了提出了基于并联反馈的差分结构高线性度TIA从而实现高灵敏度高速线性度的性能特点；在发射机的设计方面，为摆脱高速时钟对FFE的限制，本项目研究了无时钟的有源/无源混合型延时单元，从而代替传统FFE中的D触发器延时单元实现无时钟双通路混合式FFE；在电接收机方面，本项目提出了接收机的细颗粒度调节技术和架构，以实现最佳的眼图张开程度以及相对电平失配(Relative Level Mismatch, RLM)随工艺、电压和温度(Process,Voltage and Process, PVT)的变化，从而可以最小化由于PAM-4编码导致的SNR损失；同时，还对四分之一速率的的CDR和DFE进行了完整设计。

    4、创见与创新： 提出了并联反馈的差分结构实现TIA的高线性度和高灵敏度；提出了分数延时前馈均衡架构，改善了PAM4信号的均衡效果；提出了CTLE的细颗粒度均衡调节技术和架构，实现最佳眼图。

    5、社会经济效益，存在的问题： 本项目在广东省自然科学基金的资助下完成部分关键技术的设计和仿真验证，同时在国际会议和国内核心期刊发表了多篇学术论文，并申请两项国家发明专利，取得了较为丰硕的研究成果。由于资助经费有限，未能实现芯片的流片测试验证，略显不足。

    6、历年获奖情况： 无 。