一种40 Gbps低功耗基于反相器的CNTFET光接收器

《Scientific Reports》：A 40 Gbps low-power inverter-based CNTFET optical receiver

　　

摘要

本文介绍了一种采用32纳米碳纳米管场效应晶体管技术实现的低功耗40 Gbps光接收器。该接收器架构由经过改进的基于反相器的跨阻放大器以及级联的限制放大器组成。通过采用g_m/I_D设计方法，对跨阻放大器进行了优化，从而在增益、带宽、噪声和功耗之间实现最佳平衡。仿真结果表明，该跨阻放大器具有47.6 dBΩ的跨阻增益，28.4 GHz的?3 dB带宽，以及15.5 pA/√Hz的输入参考噪声电流，同时仅消耗183 μW的功率，占用的面积为3.93 μm2。整个接收器的总增益为77.8 dBΩ，?3 dB带宽为29.5 GHz，总功耗为1377 μW，其布局面积则为49.19 μm2。此外，基于g_m/I_D模型得出的分析预测结果与仿真结果高度吻合，从而验证了所采用的设计方法的正确性。与传统基于CMOS的实现方案相比，这种基于碳纳米管场效应晶体管的接收器在能效、噪声性能以及集成密度方面都有显著提升，显示出其在下一代光互连和通信系统中的应用潜力。