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集成电路顶级会议VLSI报道高能效生物医疗芯片

发布时间:2024-07-04 点击次数: 作者:电子学院 来源:科学技术处

近日,2024 IEEE Symposium on VLSI Technology and Circuits在美国夏威夷召开,南京大学电子科学与工程学院施毅教授、邱浩副教授团队成果成功被大会接收。

植入式电子设备(脑机接口、内窥镜、血糖仪等)可以有效监测人体生理状态,产生刺激与控制信号,在健康监测中发挥着重要作用。但实现高效率的无线能量供给与高速率/低功耗的数据传输像是一对难以兼得的“鱼和熊掌”,一直困扰着产业界和学术界。面对上述挑战,团队提出了一种创新型无线能量与数据协同传输系统,利用信号基波和三次谐波作为载波分别进行能量和数据传输。设计了双谐振补偿拓扑和谐波抑制整流器电路拓扑,实现了数据链路增益的提升,并且有效抑制了能量链路对数据链路的串扰。该芯片采用0.18 μm CMOS工艺进行了流片验证,测试结果表明,在6.78 MHz的能量载波频率下系统的通信速率高达4.0 Mb/s,负载功率82 mW时对应能量转换效率最高为52.6 %,刷新了国际报道相关工作的最高性能指标。

近年来,课题组围绕生物医疗芯片的超低功耗、高通量数据采集及传输设计挑战,取得了多项重要进展,包括VLSI 2020、VLSI 2021以及集成电路顶级期刊IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC), 57, 2390 (2022),为南京大学在JSSC上的首次突破。

图1. 芯片照片及性能对比

该成果以“A 6.78 MHz Wireless Power and Data Transfer System Achieving Simultaneous 52.6% End-to-End Efficiency and 4.0 Mb/s Forward Data Delivery with Interference-Free Rectifier”为名,由南京大学独立完成,电子科学与工程学院2022级硕士生庄泉荣是论文的第一作者,邱浩副教授是论文的通讯作者,施毅教授对该工作进行了深入指导。研究得到了国家自然科学基金重点、面上、创新研究群体等项目的资助,以及光电材料与芯片技术教育部工程中心、未来智能芯片交叉研究中心的支持。

VLSI 国际研讨会始于 1987 年,是全球先进半导体与集成电路领域的顶级会议,分为工艺技术(Symposium on VLSI Technology)和电路(Symposium on VLSI Circuits)两大分会。该国际会议每年夏天召开,与每年冬天召开的国际固态电路会议(ISSCC)并称为集成电路领域的两大旗舰会议。

VLSI网址:https://www.vlsisymposium.org/