近日，2024 IEEE Symposium on VLSI Technology and Circuits在美國夏威夷召開，南京大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院施毅教授、邱浩副教授團(tuán)隊(duì)的論文“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”成功被大會接收。

植入式電子設(shè)備（腦機(jī)接口、內(nèi)窺鏡、血糖儀等）可以有效監(jiān)測人體生理狀態(tài)，產(chǎn)生刺激與控制信號，在健康監(jiān)測中發(fā)揮著重要作用。但實(shí)現(xiàn)高效率的無線能量供給與高速率/低功耗的數(shù)據(jù)傳輸像是一對難以兼得的“魚和熊掌”，一直困擾著產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界，成為限制植入式電子設(shè)備大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸之一。

面對上述挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)提出了一種創(chuàng)新型無線能量與數(shù)據(jù)協(xié)同傳輸系統(tǒng)，利用信號基波和三次諧波作為載波分別進(jìn)行能量和數(shù)據(jù)傳輸。設(shè)計(jì)了雙諧振補(bǔ)償拓?fù)浜椭C波抑制整流器電路拓?fù)?，?shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)鏈路增益的提升，并且有效抑制了能量鏈路對數(shù)據(jù)鏈路的串?dāng)_。該芯片采用0.18 μm CMOS工藝進(jìn)行了流片驗(yàn)證，測試結(jié)果表明，在6.78 MHz的能量載波頻率下系統(tǒng)的通信速率高達(dá)4.0 Mb/s，負(fù)載功率82 mW時(shí)對應(yīng)能量轉(zhuǎn)換效率最高為52.6 %，刷新了國際報(bào)道相關(guān)工作的最高性能指標(biāo)。

近年來，課題組圍繞生物醫(yī)療芯片的超低功耗、高通量數(shù)據(jù)采集及傳輸設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，取得了多項(xiàng)重要進(jìn)展，包括VLSI 2020、VLSI 2021以及集成電路頂級期刊IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC), 57, 2390 (2022)，為南京大學(xué)在JSSC上的首次突破。

該工作由南京大學(xué)獨(dú)立完成，電子科學(xué)與工程學(xué)院2022級碩士生莊泉榮是論文的第一作者，邱浩副教授是論文的通訊作者，施毅教授對該工作進(jìn)行了深入指導(dǎo)。研究得到了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)、面上、創(chuàng)新研究群體等項(xiàng)目的資助，以及光電材料與芯片技術(shù)教育部工程中心、未來智能芯片交叉研究中心的支持。

VLSI 國際研討會始于 1987 年，是全球先進(jìn)半導(dǎo)體與集成電路領(lǐng)域的頂級會議，分為工藝技術(shù)（Symposium on VLSI Technology）和電路（Symposium on VLSI Circuits）兩大分會。該國際會議每年夏天召開，與每年冬天召開的國際固態(tài)