研究热点

4 2025年ISSCC会议中的高精度模数转换器设计技术

高精度模数转换器（ADC）作为现代电子系统的核心元件，在物理模拟世界与数字智能世界之间构建了桥梁。其应用范围涵盖物联网（IoT）到人工智能等诸多领域，其性能也是限制很多领域发展的关键瓶颈。

本综述系统梳理了2025年国际固态电路会议（ISSCC）中的高精度ADC的设计亮点，主要涵盖三大关键进展：1）高性能放大器设计技术，包括新型电荷转移放大器结构；2）改进型动态元件匹配（DEM）与校准技术，包括数据加权平均（DWA）、失配误差整形技术（MES）的应用与改进，以及后台校准技术的进一步发展；3）ADC核心模块与外围电路的协同优化方法，主要包括ADC和驱动电路的协同优化设计，以及ADC和前端滤波网络的整合设计方案。文末对发表在2025年ISSCC上的高精度ADC的性能进行了总结和展示，并对高精度ADC的最新发展趋势进行了探讨。

这篇mini-综述通过对亮点技术的阐释，为读者了解2025年ISSCC中的高精度模数转换器工作提供了有益的指南；同时，本综述通过对创新技术类型的归纳整理以及对高精度ADC最新发展趋势的讨论，为相关研究人员未来开展进一步科研提供了潜在的方向。

图1. 2025年ISSCC的高精度ADC工作在（a）能耗和信噪失真比；（b）FoMs和带宽方面的表现。该文章以题为“High-precision ADC design techniques in ISSCC 2025”发表在Journal of Semiconductors上。

文章信息：

High-precision ADC design techniques in ISSCC 2025

Bingrui Li, Zongnan Wang, and Xiyuan Tang

J. Semicond. 2025, 46(7),  070204 doi: 10.1088/1674-4926/25050012

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 综述

5 三维石墨烯的合成及其在光电探测器中的联合光电调节研究进展

石墨烯由于其特殊的光学、电学、机械和热性能，在光探测领域引起了极大的关注。然而，二维（2D）石墨烯在光电领域的实际应用受到其弱光吸收（仅2.3%）和零带隙特性的限制。提高光吸收是开发高性能石墨烯光电探测器的关键科学挑战。三维（3D）石墨烯由垂直生长的堆叠二维石墨烯层组成，具有独特的多孔结构。与二维石墨烯不同，三维石墨烯具有更大的比表面积，改进的电化学活性和高化学稳定性，使其成为光电检测的有前途的材料。重要的是，三维石墨烯具有光学微腔结构，通过与入射光相互作用增强光吸收。本文系统回顾和分析了三维石墨烯光电探测器的研究现状和面临的挑战，旨在探索三维石墨烯光电探测器的可行发展路径，促进其产业化应用。

近日，宁波大学王刚教授课题组和中国科学院上海微系统所郑理研究员从光电子学、电动力学、力学和热力学等领域对三维石墨烯的物理性质进行了广泛的研究，全面概述了三维石墨烯的生长机制和方法。重点介绍了基于三维石墨烯的光电探测器的进展，根据其结构和工作机理将器件分为光伏光电探测器、波导光电探测器和热电光电探测器。通过代表性案例研究，深入探讨了各种器件类型的光电转换机理，列举了已报道的基于三维石墨烯的光电探测器的结构和性能参数，并分析了性能增强和优化的方向。

为了解三维石墨烯的生长机制、探索其光电特性、跟踪三维石墨烯光电探测器研究的最新进展和趋势、探讨三维石墨烯材料在光电探测领域的机会和潜力提供了系统的参考。

图1. 三维石墨烯的特性与应用。

图2.（a） 正常和法拉第笼辅助PECVD生长途径的原理图和机制；（b）在SiO₂/Si衬底上生长VGNPs的机理示意图；数字（I-VI）表示（c-h）对应的不同步骤；（c） SiO₂/Si衬底的扫描电子显微镜图像（参见原理图中的I）；（d）衬底上碳缓冲层的生长（参见原理图II）；（e）缺陷的形成（见原理图III）；（f）缺陷形成纳米岛（见原理图IV）；（g）纳米岛生长纳米石墨烯（见示意图中的V）；（h） VGNPs垂直生长情况（见示意图VI）。

该文章以题为“Review on three-dimensional graphene: synthesis and joint photoelectric regulation in photodetectors”发表在Journal of Semiconductors上。

文章信息：

Review on three-dimensional graphene: synthesis and joint photoelectric regulation in photodetectors

Bingkun Wang, Jinqiu Zhang, Huijuan Wu, Fanghao Zhu, Shanshui Lian, Genqiang Cao, Hui Ma, Xurui Hu, Li Zheng, and Gang Wang

J. Semicond. 2025, 46(7), 071401. doi: 10.1088/1674-4926/25010015

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6 基于二维材料的可重构器件在逻辑与模拟计算的应用

在半导体技术飞速发展的数十年间，以硅为基础的传统半导体器件推动了通信、互联网等高科技产业的蓬勃兴起。然而，随着器件尺寸缩减至10 nm以下并不断逼近其物理极限，摩尔定律正逐渐失效，短沟道效应、漏电流增加、功耗与性能难以平衡等问题日益凸显。同时，传统金属-氧化物-半导体场效应晶体管的物理特性相对固定，如果需要实现多功能电路则需依赖大量额外元件，导致电路复杂度和功耗激增。为突破这些限制，能够在器件层面实现可重构特性和多功能性的可重构器件逐渐成为了研究热点，有望显著提升集成密度、降低功耗。而二维材料凭借超薄结构、电学特性精准可调等独特优势，成为制备可重构器件的理想选择。

近日，中国科学院半导体研究所谭平恒研究员和吴江滨研究员系统性地总结了近年来基于二维材料的可重构器件的工作原理以及在逻辑与模拟计算应用方面的进展，并深入探讨了其面临的挑战。在逻辑计算应用层面重点介绍了两类关键器件：具有可调谐的反双极性响应的反双极性晶体管和非易失性器件。其中反双极性晶体管具有Λ形的转移曲线，在实现多功能逻辑门和神经形态计算方面有着巨大的潜力；二维材料同样也能用于制造具有非易失性的多功能器件、存储器等，从而能够实现存内计算以突破冯·诺依曼瓶颈。在模拟计算应用层面介绍了反双极性晶体管以及二维可重构的晶体管和忆阻器。其中反双极性晶体管的Λ形转移曲线使其能在单一器件中同时呈现可调控的正/负跨导特性，使其在模拟信号处理领域（如相移键控、倍频器和混频器等等）展现出独特优势；二维可重构的晶体管和忆阻器则可以分别产生可调控的函数形式和随机特征，从而能够被广泛应用于人工智能硬件的实现之中。

总之，基于二维材料的可重构器件在要求高密度集成、低功耗的逻辑和模拟应用场景中中展现出了巨大潜力，有望推动边缘计算、可穿戴设备、人工智能硬件等应用的发展，为下一代半导体技术开辟新路径。

图1. 不同技术在实现NAND/NOR逻辑门电路时的电路复杂度与性能对比。

图2. 基于二维材料的可重构器件在逻辑与模拟应用中的最新研究综述。

该文章以题为“Reconfigurable devices based on two-dimensional materials for logic and analog applications”发表在Journal of Semiconductors上。

文章信息：

Reconfigurable devices based on two-dimensional materials for logic and analog applications

Liutianyi Zhang, Ping-Heng Tan, Jiangbin Wu

J. Semicond. 2025, 46(7), 071701 doi: 10.1088/1674-4926/24100005

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