博士招生-硅基集成光电芯片设计

东湖水谭旻UID: 3767862

                     博士招生：硅基光电芯片的闭环热调控研究

      MIT, Berkeley等顶级大学通常每年只从大陆招收屈指可数的学生，加上发达国家对于
高端芯片技术输出的管制，能够出国从事核心芯片前沿研究的学生就更是少之又少。我们热
切的希望为，有志于从事高端芯片研究而又无法得到国外顶级学校机会的同学，提供与国外
顶级研究机构接轨的前沿研究课题，并为同学们创造可持续发展的职业空间。每一个学生都
是本团队的合伙人，我们热切的期待您的加盟。
      此职位为华中科技大学光学与电子信息学院和光电国家实验室的一个联合项目，依托光
学和电子信息学院进行招生。团队成员具有香港科技大学，剑桥大学等一流学府的留学访学
经历，并在Journal of Solid-State Circuits (JSSC), Optical Letters, Optical Express等国
际顶级期刊有系列文章发表，同时和国内产业界保持密切联系。

     注：此次招生为“申请考核制”招生，申请流程和国外大学类似，通过院系评估和面试
即可，无需考试。

以下为本职位具体信息：

课题背景

    硅基光子器件拥有低成本，小尺寸以及与CMOS工艺兼容等诸多优势，预计将在无人车激
光雷达，高速数据通信和生物医疗传感等方面发挥不可替代的重要作用，受到了来自科研界
及工业界的极大关注，并在近些年得到了突飞猛进的发展,逐步达到商用化的程度。以大规
模光子集成为基础的硅基光电芯片，在国际上正处于起步阶段，仅有MIT, Berkeley等少数
学校展开了前期的工作，集成电路设计领域顶级期刊JSSC也仅有少量的文章被发表。美国工
程院院士加州理工大学集成电路设计著名教授Ali Hajimiri评价，现在硅基集成光电子所处
的发展阶段正如七十年代的微电子。美国，日本等科技强国都已把硅基光电芯片提升到国家
战略高度，并投入大量研发资金。美国集成光子制造创新机构AIM Photonics，募集共计超
过6.1亿美金的投资基金，用于建立端对端的集成光电子生态系统。鉴于硅基光电芯片研究
在国际上的激烈竞争，及早在国内开展此方面的研究工作已是迫在眉睫。

课题来源和研究内容

    此项目是一个由华中科技大学光学与电子信息学院和光电国家实验室联合发起的青年学
术团队研究项目，旨在解决硅基集成光子的热敏感这一重要瓶颈问题，为硅基集成光电子的
大规模应用扫清障碍。
    本项目计划以微环谐振器切入口，开展硅基光电集成电路闭环热调控方面的研究。微环
谐振器拥有面积小，速度快，能耗低等诸多有点，非常适合作为硅基光电通信链路里面的调
制器。受限于硅材料的热光系数，硅基光子器件往往是热敏感型，容易受到环境温度的影响
。微环谐振器广泛应用于调制，滤波和传感等场合，然而其谐振波长极易受到温度的影响而
发生漂移，同时在实际应用中，高低电平的不同信号对其载流子密度，空间电荷分布等都有
不同程度影响，导致其动态特性发生变化。针对这种情况，我们可以通过热调控的方式来稳
定微环谐振器的谐振波长。为了应对温度和工艺偏差等随机因素的影响，闭环反馈控制就成
为必然。反馈控制通常需要用大规模集成电路来实现。因此，微环谐振器热调制方案的设计
需要结合硅基光子和集成电路两方面的知识进行协同设计，这也是尚处于国际研究前沿的重
要课题。

已有研究基础

    项目共同发起人分别在集成电路和集成光子领域做出了一流的研究成果，系列论文发表
在Journal of Solid-State Circuits (JSSC)(三篇一作), Optical Letters, Optical Ex
press等国际顶级期刊上。针对此项目而言，本项目小组在片上闭环反馈环路控制和稳定性
分析方面已发表系列文章[1-4]，并有可能被借鉴到硅基集成光电子闭环热调控的研究工作
上来；同时本项目小组在光电探测器[5]，具有集成热控单元的模分复用[6]和开关[7]等关
键硅光子器件方面已发表系列文章。结合本项目组在集成电子和集成光子两方面的基础进行
融合设计，通过闭环反馈的方式来对光器件进行调控，并逐步提高系统集成度是下一步即将
开展的工作。
    注：JSSC为集成电路设计顶级期刊，中国大陆平均每年在此期刊发表约一篇文章，远小
于中国大陆在Nature或者Science主刊上的年度发文数。至今为止清华在JSSC上发表过10篇
左右文章，复旦总共3篇，其他包括北大浙大等在内的学校分别发表过1~2篇JSSC。

研究条件和就业前景

    本项目依托华中科技大学光学和电子信息学院以及光电国家实验室进行，同时共享两个
机构的一流软硬件设备，拥有充足的资金并提供多次MPW流片机会。华中科技大学光学与电
子信息学院为国家试点学院（全国17所，中西部地区仅此1所），以光电国家实验室为支撑
，拥有“光学工程”国家重点学科（2012教育部学科评估全国第一），微电子与固体电子学
”国家重点学科， 国家集成电路人才培养基地，国家示范性微电子学院等相关科研平台；
并和总投资240亿美金存储器项目的武汉新芯，华为武汉研究院，武汉邮科院等处于世界一
流水平的业界机构保持紧密联系。
    硅基集成光电子技术是当今迅猛发展的新兴交叉学科，将在无人车激光雷达，高速数据
通信，生物医疗传感等方面发挥不可替代的重要作用，在学界和业界均有大量的工作机会等
待您的加盟。

报名信息

    此博士职位依托华中科技大学光学与电子信息学院通过“申请考核制”进行招生，学院
基本录取条件如下：
    1．一般为国内211建设高校，或国家重点学科所在专业的全日制优秀应届或往届硕士生
；或者已取得国外一流大学硕士学位；或者本科学校为国内211建设高校，或国家重点学科
所在专业的学校。
    2．以第一作者（或导师为第一作者，申请人为第二作者）公开发表与申请专业相关的
学术论文，或相应的科研成果。对确有特殊学术专长和突出科研能力的申请者可不受第2条
限制。学术成果由光学与电子信息学院制定相应的认定标准。
    3．英语水平须达到英语六级或相应水平，如英语水平达到下列条件之一：CET-6 ≥ 4
25或相应IELTS和TOEFL成绩）。
    报考信息和资助标准参见以下博士招生简章：
    http://gszs.hust.edu.cn/info/1106/1957.htm

导师信息

    谭旻研究员，博导
    华中科技大学光学与电子信息学院
    电子邮箱: mtan@hust.edu.cn
    网址：www.tanmin.org

截止日期

    2016年12月15日下午16:00

参考文献
1.        M. Tan and W.-H. Ki, “A cascode Miller-compensated three-stage amplifier with local impedance attenuation for optimized complex-pole control,” IEEE J. Solid-State Circuits (JSSC), vol. 50, no. 2, pp. 440–449, Feb. 2015.
2.        M. Tan and W.-H. Ki, “An efficiency-enhanced hybrid supply modulator with single-capacitor current-integration control,” IEEE J. Solid-State Circuits (JSSC), vol. 51, no. 2, pp. 533–542, Feb. 2016.
3.        M. Tan and W.-H. Ki, “A 100MHz hybrid supply modulator with ripple-current-based PWM control,” IEEE J. Solid-State Circuits (JSSC), early access.
4.        M. Tan and W.-H. Ki, “A generic model for constructing three-stage amplifiers,” in IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), Montreal, Canada, May 2016.
5.        G. Chen, Y. Yu, S. Deng, L. Liu, and X. Zhang, “Bandwidth improvement for germanium photodetector using wire bonding technology,” Opt. Express, 23(20), 25700–25706 (2015)
6.        G. Chen, Y. Yu, and X. Zhang, “Monolithically mode division multiplexing photonic integrated circuit for large-capacity optical interconnection,” Opt. Lett. 41(15), 3543-3546(2016).
7.        C. Sun, Y. Yu, G. Chen, and X. Zhang, “On-chip switch for reconfigurable mode-multiplexing optical network,” Opt. Express, 24(19), 21722-21728(2016).