中国首次!北京大学荣获ISSCC年度最佳论文奖

原创 芯思想 2024-02-20 08:48


ISSCC2024传来特大喜讯:北京大学黄如院士-叶乐教授团队的论文《A 7.9fJ/Conversion-Step and 37.12aFrms Pipelined-SAR Capacitance-to-Digital Converter with kT/C Noise Cancellation and Incomplete-Settling-Based Correlated Level Shifting基于采样热噪声消除和非完全建立相关电平抬升技术的7.9fJ/Conversion-Step,37.12aFrms噪声的流水线逐次逼近型寄存器架构电容-数字转换器芯片》获得年度最佳论文奖(Anantha P. Chandrakasan Award for Outstanding Distinguished-Technical Paper)。


Anantha P. Chandrakasan Award为IEEE固态电路学会(Solid State Circuits Society)顶级会议最高奖,每年仅颁一项。

这是中国第一次获得ISSCC年度最佳论文奖!


针对面向物联网传感器应用不断上升的高速高精度电容数字转换器需求,北京大学黄如院士-叶乐教授团队,从架构和电路两个层面提出解决方案。架构层面,本工作创新性地将流水线型逐次逼近型寄存器转换架构引入电容传感器领域,突破传统架构面临的转换精度、能效和转换速度之间的折衷关系。电路层面,该工作首次提出了可应用于电容传感中的kT/C采样噪声消除技术,解决了小电容传感中的精度上限问题,突破了采样热噪声的精度瓶颈。此外,还首次提出了基于不完全建立的相关电平抬升技术,缩短了传统增益提升技术的粗放大阶段,减少了额外功耗,并将等效开环增益大幅提升,提供了极高的增益稳定性,提高了级间放大器的能量效率和精度。在提高转换速率的同时,实现了高精度(1fFrms噪声水平)电容传感器的能量效率世界纪录,相较现有工作将能效提升了一倍。


基于上述架构和电路层面的创新,课题组研制了一款基于22nm CMOS工艺的紧凑型高能效电容传感器芯片,该电路在22nm工艺下实现了对0-5.16pF电容值测量,精度达到了37.12aF,在所有高精度(1fFrms噪声水平)电容传感器中具有最高的能效(7.9fJ/conv.-step),且达到了71.3dB的信噪比,相较前人的工作将能效提升了一倍。该电路具有高能效、高精度、小面积、高转换速度等特点,可广泛应用于面向电容传感的各类物联网传感器和前端应用中,并且为电容传感芯片的小型化提供了全新的解决方案。

高继航博士生2023年报告现场照片


该论文由文章第一作者北京大学集成电路学院博士生高继航在ISSCC2023模拟传感器前端领域(Session23 Analog Sensor Interface)会场进行宣讲,论文的通讯作者是沈林晓研究员和叶乐教授。



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