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华为孙公司万里眼200GSa/s、90GHz示波器后面的中科院力量
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技术员
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2025年度中国仪器仪表学会科学技术奖获奖技术发明一等奖
200GSa/s超高速实时示波器核心技术及应用
主要完成人及主要完成单位
刘新宇，武锦，郭轩，吴旦昱，贾涵博（中国科学院微电子研究所，微电子所下属苏州迅芯微电子股份有限公司），
杨林（深圳市华为下属万里眼技术有限公司）
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本项目属于电子通信与信息技术领域。高速高精度模拟数字/数字模拟转换器(ADC/DAC)是移动通信、雷达、仪器仪表等系统的核心关键芯片,是世界大国和强国战略必争的研究方向,由于受瓦森纳协议(采样率大于500MSps,精度8-14bit的芯片)限制,成为目前卡脖子关键芯片之一。
研制出自主产权的高速高精度ADC/DAC芯片并实现批产应用对于解决“卡脖子”难题、增加我国信息产业竞争力具有重要的科技价值和战略意义。 项目针对高速高精度ADC/DAC面临的采样速度、转换精度和精准同步三大挑战,
主要技术发明点如下：
1、高采样率系统架构、时钟设计、带宽扩展技术创新与集成：发明了一种3倍折叠、6级流水线级联的折叠内插流水线拓扑架构,充分发挥折叠架构开环实现的高速和流水线架构高精度的优势;突破了电流模传输线、双边沿采样、部分不交叠时钟等低时钟抖动技术,提出了前向反馈驱动器、悬浮阱采样开关等带宽扩展技术。研制出3GSps 12bit ADC、1.25GSps 14bit ADC,将我国ADC/DAC采样速率从MHz提升到GHz。
2、数字域高速高精度转换器校准技术：结合码分布统计及伪随机码注入方法,发明了一种多指标搜索动态迭代数字校准算法,突破了基于循环嵌套的宽频带采样时间失配校准技术,使3GSps 12bit ADC和1.25GSps 14bit ADC的SFDR/SNDR分别改善了17dB/3dB 和11dB/5dB,将ADC/DAC的转换精度提高到12-14bit。
3、基于复位时刻定位、转换时间定相及延迟变化消除的精准同步机制：发明了一种同步边沿自动检测、相位选择电路和一种吞脉冲式时钟同步电路,提出了涵盖精准复位-数据转换-数据传输-数据接收的全链路的同步机制,实现了ADC/DAC多芯片数据的皮秒级同步和延迟控制。
本项目获得发明专利授权21项,发表论文27篇。建立自主的电路架构、IP库和封装方案体系,具备快速的新产品研发能力。成功研制以3GSps 12bit ADC、8GSps 14bit DAC为代表24款高端ADC/DAC系列产品,产品指标达到了国内领先、国际先进的水平。并拓展了500M-64GSps 8-14bit ADC/DAC超高速电路,部分解决我国高端ADC/DAC芯片的卡脖子问题。
项目成果已经广泛应用于北京图湃、北京电子所/高能所、深圳华为、问天量子等北京及国内70多家单位,实现新增销售额超过2.7亿元,带动应用单位新增销售额超过25亿元,推动了我国高端ADC/DAC器件从“芯片-模组-应用”的自主发展,为我国通信、工业领域中的关键系统实现核心元器件的国产化、安全化和低成本化起到了重大的推动作用。
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今年8月，200GSa/s超高速实时示波器核心技术及应用获得2025年度中国仪器仪表学会科学技术奖一等奖。该项目由中国科学院微电子研究所、迅芯微电子（苏州）股份有限公司、万里眼主要完成。
聚焦于200GSa/s超高速实时示波器核心技术及应用的研究，该项目突破了超高速ADC架构与校准、示波器系统架构与集成、多芯片同步与误码率降低等三大核心技术，研制实现了50Gsps 8bit ADC超高速芯片量产以及200GSa/s采样率、60-90GHz带宽的超高速实时示波器，打破了国外高端高性能示波器以及核心ADC芯片的垄断地位。
ADC是高端示波器的关键核心，其采样率、分辨率和动态范围直接决定信号采集速度、测量精度及强弱信号处理能力，影响波形还原与分析准确性。而目前，国内高采样率（>10Gsps）12bit示波器几乎都采用国外超高速ADC方案。
“这个成果一下子把中国示波器的水平拉到了国际先进者的行列，非常振奋人心。”有ADC厂商人士告诉记者。
中信建投证券研究指出，国产示波器正向高端化迭代。普源DS80000系列示波器2024年销量63台，实现国际标准下高端示波器首次放量。万里眼、玖锦等非上市企业也在弯道超车，国产示波器水平突飞猛进。
