Majdi Mortazavi DaimlerChrysler (256)464-2249 msm11@daimlerchrysler.com Brian Jendro DaimlerChrysler (256)464-2980 bj5@daimlerchrysler.com Robert V. Knoell Visteon Corporation (3130175)625 rknoell@visteon.com Gerald E. Servais 德尔福德尔科电子系统 (765)451-7923 gerald.e.servais@delphiauto.com Nick Lycoudes Motorola (408)413-3343 raqa01@email.sps.mot.com Mark Yasin Motorola AIEG (830)372-7200 Mark_Yasin-GUSR243@email.mot.com Philippe Briot PSA、Peugeot、Citro ë n 33 01 41 36 7849 p-briot@calvanet.calvacom.fr Mark Gabrielle On Semiconductor (602)244-3115 mark.gabrielle@onsemi.Wilhem Mayer特米奇 49 841 881 2321 wilhelm.mayer@temic.com 恩里科·瓦拉卡 马涅蒂·马瑞利 39 382 388042 enrico.valacca@pavia.marelli.it
MEVD – 301(A) 光电子集成电路 第一单元光波导理论:波导理论:一维平面波导、二维波导、超越方程、波导模式、模式截止条件。 第二单元光波导制造和特性:波导制造:沉积薄膜;真空沉积和溶液沉积、扩散波导、离子交换和离子注入波导、III-V 化合物半导体材料的外延生长、通过湿法和干法蚀刻技术塑造波导。波导特性:表面散射和吸收损耗、辐射和弯曲损耗、波导损耗测量、波导轮廓分析。 第三单元光耦合基础:横向耦合器。棱镜耦合器。光栅耦合器。光纤到波导耦合器。光波导之间的耦合。定向耦合器。定向耦合器的应用。单元 IV 导波调制器和开关:光调制器中使用的物理效应:电光效应、声光效应和磁光效应。波导调制器和开关。单元 V 半导体激光器和探测器:激光二极管。分布式反馈激光器。集成光学探测器。单元 VI 集成光学的最新进展:导波设备和应用的最新技术,例如光子开关、可调谐激光二极管、光学集成电路。文本/参考文献 1. T Tamir,《导波光电子学》,Springer-Verlag,1990 年 2. R Sysm 和 J Cozens,《光导波和设备》,McGraw-Hill,1993 年
讲座 15:使用开路时间常数估计带宽 讲座 16:使用短路时间常数估计带宽 讲座 17:上升时间、延迟和带宽 讲座 18:零点增强带宽 讲座 19:并联放大器、调谐放大器 讲座 20:级联放大器
等效封装中含有更多元件,等效半导体片的成本也随之增加。但随着元件的增加,产量的下降足以弥补复杂性的增加,从而趋于提高每个元件的成本。因此,在技术发展的任何给定时刻,都存在一个最低成本。目前,当每个电路使用 50 个元件时,就达到了最低成本。但在整个成本曲线下降的同时,最低成本正在迅速上升(见下图)。如果我们展望未来五年,成本图表明,每个元件的最低成本可能出现在每个电路约有 1,000 个元件的电路中(前提是这种电路功能可以适量生产)。1970 年,每个元件的制造成本预计仅为现在成本的十分之一。
2 Google Quantum AI,加利福尼亚州戈利塔 超导量子处理器是最先进的量子计算技术之一。基于这些设备的系统已经实现了后经典计算 [1] 和量子纠错协议的概念验证执行 [2]。虽然其他量子比特技术采用自然产生的量子力学自由度来编码信息,但超导量子比特使用的自由度是在电路级定义的。当今最先进的超导量子处理器使用 transmon 量子比特,但这些只是丰富的超导量子比特之一;在考虑大规模量子计算机的系统级优化时,替代量子比特拓扑可能会证明是有利的。在这里,我们考虑对 Fluxonium 量子比特进行低温 CMOS 控制,这是最有前途的新兴超导量子比特之一。图 29.1.1 比较了 transmon 和 Fluxonium 量子比特。 transmon 是通过电容分流约瑟夫森结 (JJ) 实现的,是一种非线性 LC 谐振器,其谐振频率为 f 01,非谐性分别在 4-8GHz 和 200-300MHz 范围内。transmon 有限的非谐性约为 5%,限制了用于驱动量子比特 f 01 跃迁的 XY 信号的频谱内容,因为激发 f 12 跃迁会导致错误。以前的低温 CMOS 量子控制器通过直接 [3,4] 或 SSB 上变频 [5,6] 复杂基带或 IF 包络(例如,实施 DRAG 协议)生成光谱形状的控制脉冲;这些设备中高分辨率 DAC 的功耗和面积使用限制了它们的可扩展性。fluxonium 采用额外的约瑟夫森结堆栈作为大型分流电感。这样就可以实现 f 01 频率为 ~1GHz 或更低的量子比特,而其他所有跃迁频率都保持在高得多的频率(>3GHz,见图 29.1.1)[7]。与 transmon 相比,fluxonium 的频率较低且非谐性较高,因此可以直接生成低 GHz 频率控制信号,并放宽对其频谱内容的规范(但需要更先进的制造工艺)。在这里,我们利用这一点,展示了一种低功耗低温 CMOS 量子控制器,该控制器针对 Fluxonium 量子比特上的高保真门进行了优化。图 29.1.2 显示了 IC 的架构。它产生 1 至 255ns 的微波脉冲,具有带宽受限的矩形包络和 1GHz 范围内的载波频率。选择规格和架构是为了实现优于 0.5° 和 0.55% 的相位和积分振幅分辨率,将这些贡献限制在平均单量子比特门错误率的 0.005%。它以 f 01 的时钟运行,相位分辨率由 DLL 和相位插值器 (PI) 实现,而包络精度则由脉冲整形电路实现,该电路提供粗调振幅和微调脉冲持续时间(与传统控制器不同,使用固定持续时间和精细幅度控制)。数字控制器和序列器可播放多达 1024 步的门序列。图 29.1.2 还显示了相位生成电路的示意图。DLL 将这些信号通过等延迟反相器缓冲器 (EDIB) 后,比较来自电压控制延迟线 (VCDL) 的第一个和第 31 个抽头的信号。这会将 CLK[0] 和 CLK[30] 锁定在 180°,并生成 33 个极性交替的等延迟时钟信号。使用 CLK[30] 而不是 CLK[32] 来确保在 PFD 或 EDIB 不匹配的情况下实现全相位覆盖,这可能导致锁定角低于 180°。一对 32b 解复用器用于选择相邻的时钟信号(即 CLK[n] 和 CLK[n+1]),开关和 EDIB 网络用于驱动具有可选极性的 PI。 PI 单元由多路复用器和限流反相器组成。32 个单元并联组合,所选相位之间的权重由驱动多路复用器阵列的温度计编码的 31b 值设置(第 32 个反相器始终由 CLK[n] 驱动)。相位生成电路具有 11b 控制,可提供实现 0.5° 精度的裕度。图 29.1.3 显示了脉冲整形器原理图。它接收相移时钟并应用可编程幅度和持续时间的矩形包络。SW1 用于门控数字 CW 信号。然后,门控信号由一个电路缓冲和衰减,该电路由可变电阻器 R 0(16 个值,从 10 到 170kΩ)组成,通过 2:1 双调谐变压器连接到 50Ω 负载。该电路将可用功率降低了约 17 至 29dB,同时提供 50Ω 输出匹配并过滤脉冲频谱,为信号包络引入几纳秒的指数上升和下降时间,适用于大量子比特非谐性。R 0 、CP 和 CS 通过 SPI 总线进行编程,以进行静态预调谐。但是,提供了一个 0 至 18dB 衰减器电路,步长为 6dB,用于实时粗调幅度。输出端集成了 SW2,以提供额外的开-关隔离。PI 单元由多路复用器和限流反相器组成。32 个单元并联组合,所选相位之间的权重由驱动多路复用器阵列的温度计编码的 31b 值设置(第 32 个反相器始终由 CLK[n] 驱动)。相位生成电路具有 11b 控制,可提供实现 0.5° 精度的裕度。图 29.1.3 显示了脉冲整形器原理图。它接收相移时钟并应用可编程幅度和持续时间的矩形包络。SW1 用于门控数字 CW 信号。然后,门控信号由一个电路缓冲和衰减,该电路由可变电阻器 R 0(16 个值,从 10 到 170kΩ)组成,通过 2:1 双调谐变压器连接到 50Ω 负载。该电路将可用功率降低了约 17 至 29dB,同时提供 50Ω 输出匹配并过滤脉冲频谱,为信号包络引入几纳秒的指数上升和下降时间,适用于大量子比特非谐性。R 0 、CP 和 CS 通过 SPI 总线进行编程,以进行静态预调谐。但是,提供了一个 0 至 18dB 衰减器电路,步长为 6dB,用于实时粗调幅度。输出端集成了 SW2,以提供额外的开-关隔离。PI 单元由多路复用器和限流反相器组成。32 个单元并联组合,所选相位之间的权重由驱动多路复用器阵列的温度计编码的 31b 值设置(第 32 个反相器始终由 CLK[n] 驱动)。相位生成电路具有 11b 控制,可提供实现 0.5° 精度的裕度。图 29.1.3 显示了脉冲整形器原理图。它接收相移时钟并应用可编程幅度和持续时间的矩形包络。SW1 用于门控数字 CW 信号。然后,门控信号由一个电路缓冲和衰减,该电路由可变电阻器 R 0(16 个值,从 10 到 170kΩ)组成,通过 2:1 双调谐变压器连接到 50Ω 负载。该电路将可用功率降低了约 17 至 29dB,同时提供 50Ω 输出匹配并过滤脉冲频谱,为信号包络引入几纳秒的指数上升和下降时间,适用于大量子比特非谐性。R 0 、CP 和 CS 通过 SPI 总线进行编程,以进行静态预调谐。但是,提供了一个 0 至 18dB 衰减器电路,步长为 6dB,用于实时粗调幅度。输出端集成了 SW2,以提供额外的开-关隔离。