2021年12月29日上午,实验室邀请澳门大学麦沛然教授做客生物电路与系统实验室进行学术交流。实验室祁亮老师带领麦教授对实验室进行参观,并且对实验室团队成员,研究成果等相关情况进行简单介绍,麦教授也对实验室的研究成果表示了赞许!
随后在401会议室,麦教授给实验室师生带来题为“A High-Linearity N-Path Passive-LNA for Direct Channel-Selection at Flexible RF”的专题讲座。祁亮老师在讲座开始前,首先向师生介绍了麦教授的个人情况以及近来的科研成果,其中麦教授在顶级会议ISSCC上连续12年都有文章发表,令在座学生都十分敬佩。
讲座开始,麦教授首先对澳门这座城市和澳门大学进行了介绍,表示十分欢迎大家前往澳门旅游和学术交流。随后麦教授进入讲座正题。麦教授首先从传统的无源N-Path的开关电容滤波器的优缺点进行介绍,指出了这种传统结构的最大缺点是没有增益和输入电阻匹配。随后麦教授又带我们回顾了Z.Lin TCAS-I‘14的论文,其中截止频率完全由Gm来控制,而且Gm越大,其增益和噪声系数越好,但是其线性度还是受到Gm的影响。因此为了探索一种更好的线性度的低噪声放大器,麦教授团队提出了一种通道选择的N-Path无源低噪声放大器 (pLNA),仅具有开关、电容器和升压变压器(即 SCT 网络),以构建高度线性、频率可调、高Q带内电压增益和输入阻抗匹配的带通响应。
上图为: 提出的差分 N-Path 低噪声放大器,基于具有反向耦合的升压变压器(L1和L2)和两个N-Path SC网络(SW和CF)
相比于Gm控制的截止频率来说,这种变压器来替代了Gm,可以实现了更好的线性度,而且这种差分结构的IIP2也是更好的,还有一个亮点是这种结构没有静态功耗的,仅仅会产生动态功耗,可以很大程度的减小功耗。随后麦教授对其中的很多技术细节也进行了介绍,例如这个变压器在版图实现上如果使用不同金属层通过垂直耦合的方式,可以实现阻抗比高达7,而且这个变压器本身就带有低通滤波的效果,可以压制一部分谐波。紧接着麦教授向同学们展示了很多测试结果,来进一步说明这一项工作所取得的成果。
最后这项工作提出的N-Path低噪声放大器在1.7-3.6 GHz范围内获得9.8 dB电压增益和3.4-4.8 dB的噪声系数,且仅需要17.8到38.2 mW的功耗。测试结果表明在3 GHz处,OB-IIP3 达到 +23.5 dBm,B−1 dB 为 +1.7 dBm。这项工作和近几年JSSC上的文章相比,其功耗和性能都得到了很大的提升,足以证明这项工作的出色。
在会后的交流中,周健军教授就这项工作和麦教授进行了深刻交流与探讨,对其中的技术细节再次进行了探讨;相关同学也对这项工作的测试方面的问题向麦教授进行了提问,麦教授一一的为同学们答疑解惑。
最后祁亮老师提出,希望麦教授分享一下连续12年都在顶级会议ISSCC上都有论文发表的经验。麦教授表示,如果希望发表ISSCC,首先一定要牢牢抓住几个关键的时间点,至少3月份要流片出去,然后花几个月去写文章,最后芯片回来之后花两个月去测试芯片,然后9月份把文章投出去,这个时间节点是很重要的。随后麦教授对文章的完成也提出了自己的见解,鼓励同学们在文章的完成过程中一定要多和导师交流,要多站在导师的角度去考虑他为什么提出这样修改的想法,然后去理清思路,完成文章。最后,麦教授希望每个人在写文章之前一定要多找近几年JSSC上的相关文章进行指标对比,标出自己的亮点,然后着重在论文中介绍自己亮点,这样才会让审稿人眼前一亮。
麦教授在本次讲座中不仅给大家带来了满满的技术干货,也给我们师生分享了他的成功经验,让我们受益匪浅。再次感谢麦教授的到访!
嘉宾介绍
麦沛然,IEEE Fellow、IET Fellow、RSC Fellow、中国科学院海外专家、澳门大学微电子博士,现任该校科技学院电机及计算机工程系教授、微电子研究院副院长(研究)和模拟与混合信号超大规模集成电路国家重点实验室副主任。曾任IEEE CASS和固态电路学会(SSCS)杰出演讲人和3个顶尖国际集成电路会议技术委员(ISSCC、ESSCIRC和A-SSCC)。2019年获国庆70周年纪念章和获选澳门彩车代表、2011年获国家科学技术进步二等奖(澳门首获)、2005年获澳门政府授勋功绩奖状表彰他在科学上的贡献,2012年起4获澳门科技发明奖一/二等奖。2011-2022年间连续12年发表ISSCC 论文共25篇和固态电路期刊JSSC论文30篇,寿教授现/曾担任多份 IEEE期刊高级/副/客座主编,包括《IEEE Press》:《IEEE Journal of Solid-State Circuits》;《IEEE Solid. State Circuits Letters》;《lEEE Journal on Emerging and Selected Topics in Circuits and Systems》;《IEEE Transactions on Circuits and Systems 1- Regular》;《IEEE Transactions on Circuits and Systems ll-Brief》和《IEEE Sensors Journal》等。麦教授培养一流水平研究生60多名。研究生曾6次获 IEEE固态电路学会研究生成就奖,受聘于华为、高通、意法半导体、新加坡A*STAR和联发科技公司等和学术单位澳门大学、成都电子科技大学、中山大学、西安交通大学和孟加拉科学技术学院等。麦教授是澳门大学首个产学研创业公司Digifluidic(www.digifluidic.com)联合创始人。
附:与麦教授本次讲座相关的论文
H. Shao, G. Qi, P. -I. Mak and R. P. Martins, "A 1.7-3.6 GHz 20 MHz-Bandwidth Channel-Selection N-Path Passive-LNA Using a Switched-Capacitor-Transformer Network Achieving 23.5 dBm OB-IIP₃ and 3.4-4.8 dB NF," in IEEE Journal of Solid-State Circuits, doi:10.1109/JSSC.2021.3129744.