抗辐照高速数据传输

实验室包含一支从海外引进，曾长期工作于欧洲核子中心（CERN） Versatile Link和 GBT项目组的科研团队。CERN是目前世界上规模最大的高能物理对撞机，其中的Versatile Link和GBT项目组代表着目前国际抗辐照光纤数据通信领域的最前沿。团队成员在光通讯，特别是阵列式高密度、抗辐照数据传输领域深耕多年，目前的发展规划按照三个方向推进：抗辐照光通讯电芯片设计、系列Serdes芯片组设计和全定制化光模块设计。

在光通讯电芯片设计方向，团队已成熟掌握基于850 nm VCSEL Array的14 Gbps/ch阵列式激光器驱动芯片（VCSEL Driver）及阵列式接收芯片(TIA跨导放大器、LA限幅放大)设计，在激光器驱动芯片设计上已有通过测试的25 Gbps原型芯片，在传输速率这一关键指标上，团队现有的技术能力已达到国际一流水平，并拥有多项自主知识产权。

抗辐照Serdes芯片组设计是另一个重要发展方向。以欧洲核子中心（CERN） 通用光纤链路GBT芯片组为例，该系列芯片中包含了双向数字接口芯片（前端数据同步、编码、组帧）、后端数据CDR时钟恢复、高速串并/并串转换、均衡/预加重等系列功能，是一套通用可配置前后端双向数据传输芯片组。该系列芯片在国外的大科学装置中得到大量应用，而这其中的所有芯片都对中国实施禁运。随着近年来国内自主开展的各项高能物理实验、空间实验和国防科研需求，该类芯片组具有广泛应用前景。目前团队已成功研发抗辐射、最高串行速率10 Gbp/ch的高速串并、并串转换芯片、带均衡/预加重的高速Tx/Rx模块和PLL锁相环功能模块。正在研发中的功能模块包括10Gbps 时钟恢复CDR模块，数字编码模块等。

在全定制光模块研发方向上，团队主要负责人和成员曾为CERN的ATLAS实验设计了基于TOSA/ROSA的全定制抗辐照光模块MTx，定制化设计的机械结构与板级结合，最终将光模块高度控制在6mm以下。该模块已实现批量生产并得到ATLAS国际大型合作项目采用。在基于VCSE/PD Array的多通道阵列式光模块方向，团队于2014年在国际高能物理电子学领域研发出首个抗辐射120 Gbps 并行光模块原型，通过数年的持续发展，目前可实现高度在1.5 mm~ 2.0 mm的超小体积、高密度阵列式光模块设计，并在实验室内部实现阵列式光模块的全定制化与耦合组装的技术能力。为小体积、抗辐照等特定需求的光通讯项目实现从芯片到模块的全定制化设计与交付能力。

依托以上在该领域不同方向上的持续积累与技术优势，团队主要设计人员曾负责设计了应用于欧洲核子中心LAr液氩量能器的前端抗辐射5 Gbps/ch激光器驱动芯片，该芯片承担LAr前端数据获取系统中单板200 Gbps的数据传输任务。该芯片已实现量产并已投入实际使用。在近3年内，团队也承接了国内多个百万和千万量级大型横向、国家项目。其中包括为重庆四十四所设计研发的12通道12 x 10 Gbps/ch抗辐射激光器驱动芯片和12 x 10 Gbps/ch接收芯片，该项目总额200万元，并已顺利完成并通过评审验证。团队同时也承担了国家重点研发计划NICA项目中的高速光通信系统的设计，其中包括单通道速率10 Gbps/ch的驱动、接收芯片、定制化光模块以及配套的Serdes芯片组，与该系列设计直接相关的项目总额约800万元。

在已有技术成果支持下的项目承接之余，研究方向上未来会进一步往更高带宽（25 Gbps/ch+）、多工艺和多幅度脉冲调制（PAM4）等方向发展。PAM4技术是目前100G/200G光模块的核心技术路线，也是目前国内光通讯集成电路研发的热点方向。凭借团队成员在该领域内的持续积累，基于PAM4技术的驱动芯片研发已获得自然科学基金面上项目支持，这一系列研究内容将构成在本领域内的前沿突破方向。

• 

  2014年高能物理领域首次12通道并行定制化抗辐射光纤数据发送模块研发成功

• 

  2018年定制化抗辐射4x25Gbps光模块

• 

  12x10Gbps VCSEL驱动芯片实物图