攻克現(xiàn)今測(cè)試儀器的硅壁壘
---- 現(xiàn)今競(jìng)爭(zhēng)激烈的電子市場(chǎng)要求各公司以前所未有的更快和更靈活的方式不斷開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。然而,大部分開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)技術(shù)——標(biāo)準(zhǔn)的雙極硅器件,就要接近更高性能產(chǎn)品應(yīng)用的極限了。因?yàn)闇y(cè)試和測(cè)量業(yè)必須比現(xiàn)行技術(shù)走先一步,測(cè)試和測(cè)量公司必然要比其他電子業(yè)提早幾年注視到硅以后的技術(shù)。
---- 然而,測(cè)試和測(cè)量?jī)x器公司并不從事新IC技術(shù)的開(kāi)發(fā)。雖然某些公司已開(kāi)發(fā)了專用的半導(dǎo)體工藝,但是市場(chǎng)定位正在走向?qū)I(yè)化。各公司正在組成伙伴關(guān)系互相利用對(duì)方的核心技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),創(chuàng)建新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的合作環(huán)境。這正是IBM和Tektronix利用硅鍺（SiGe）技術(shù)開(kāi)發(fā)成功了全球最快的實(shí)時(shí)示波器的原因。
---- 計(jì)算機(jī)和通信的融合對(duì)數(shù)據(jù)帶寬的需求進(jìn)行了重新定義,要有新的高性能測(cè)試和測(cè)量?jī)x器與之相適應(yīng)。這種要求工程師們已經(jīng)觸摸到了,不管他們是設(shè)計(jì)半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或通信應(yīng)用,都在想方設(shè)法滿足日益增長(zhǎng)的信號(hào)速率問(wèn)題。
圖：基于IBM公司的SiGe技術(shù)的芯片使Tektronix的TDS7404示波器達(dá)到4GHz帶寬和20GS/s的實(shí)時(shí)取樣率。
爆炸性的速率增長(zhǎng)
---- 存儲(chǔ)器系統(tǒng)時(shí)鐘現(xiàn)在達(dá)到226MHz DDRAM和400MHz Rambus的速率。上升時(shí)間大約150ps,時(shí)鐘抖動(dòng)低于50ps峰峰值,才能維持設(shè)計(jì)所需的定時(shí)裕量。背板設(shè)計(jì)通過(guò)差分電方法過(guò)渡到串行結(jié)構(gòu),例如光纖通道,以及運(yùn)行在幾兆位的速率。
---- 在數(shù)據(jù)通信中,OC-48/STM1**其他1～2.5Gb/s數(shù)據(jù)流在局域網(wǎng)和公用網(wǎng)中傳輸,給測(cè)試設(shè)備制造商帶來(lái)重大的挑戰(zhàn),測(cè)試設(shè)備制造商必須緊跟這些爆炸性增長(zhǎng)的速率和電子學(xué)工業(yè)的增長(zhǎng)速度的步伐。
---- 標(biāo)準(zhǔn)的雙極硅工藝在滿足性能增長(zhǎng)的需求時(shí),已無(wú)能力再去應(yīng)付這些緊迫的任務(wù)。CMOS工藝接近到容量的極限,通過(guò)縮小幾何尺寸來(lái)獲得重大性改進(jìn)所留下的余地也不多了。
擴(kuò)大硅工藝的前景
----五年前IBM已經(jīng)開(kāi)發(fā)新的SiGe IC工藝,用于填補(bǔ)迅速擴(kuò)大的市場(chǎng)要求與雙極硅工藝能力日益減少的差距。SiGe在顯著提高速度時(shí)不要求全新的制造設(shè)備。
---- SiGe工藝采用鍺對(duì)硅進(jìn)行摻雜,然后利用現(xiàn)有的CMOS生產(chǎn)設(shè)備制造晶片。因此它用節(jié)約成本來(lái)平衡標(biāo)準(zhǔn)Si生產(chǎn)過(guò)程和能力的巨大投資。
---- SiGe為測(cè)試和測(cè)量業(yè)帶來(lái)了許多好處。首先,SiGe能夠比雙極Si以高得多的速度實(shí)現(xiàn)精確的性能,而沒(méi)有大的缺點(diǎn)。它在儀器應(yīng)用的微**段中具有潛在優(yōu)異性能,事實(shí)上,它用0.5μm工藝很容易達(dá)到幾百兆赫帶寬。
---- 其次,SiGe能夠維持測(cè)試和測(cè)量設(shè)備所需的較高的集成度。而且它還節(jié)約成本,因?yàn)樗昧松a(chǎn)Si工藝的大量基礎(chǔ)設(shè)施。最后,SiGe工藝在相似功率水平下比雙極Si工藝能提供高得多的速度和低的噪聲特性。
下一代產(chǎn)品的挑戰(zhàn)
----Tektronix將SiGe技術(shù)應(yīng)用到 TDS7404的預(yù)放大和跟蹤/保持采集功能中。過(guò)去,這些重要部件被看作是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有高質(zhì)量A/D轉(zhuǎn)換器完整功能的瓶頸（這些轉(zhuǎn)換器是為示波器開(kāi)發(fā)的）。利用SiGe工藝可極大地提高性能,帶寬增加33%,實(shí)時(shí)取樣率增加一倍。
