摘要：随着高速通信系统的发展，超高速复接器成为关键电路之一。本文基于0.18μm CMOS工艺，设计了一种超高速复接器集成电路。该电路采用树型结构，通过优化电路结构和版图，实现了高速数据传输。仿真结果表明，在1.8V电源电压下，复接器工作速率达到10Gb/s，功耗为45mW，输出眼图张开度良好，满足超高速通信系统的要求。

关键词：CMOS；复接器；超高速；集成电路设计

1. 引言
随着信息技术的飞速发展，高速数据通信系统的需求日益增长。复接器作为发送端的关键模块，负责将多路低速并行数据转换为一路高速串行数据，其性能直接影响整个通信系统的传输速率。CMOS工艺以其低成本、高集成度等优势，成为实现超高速集成电路的主流工艺。0.18μm CMOS工艺具有较高的截止频率和良好的噪声性能，非常适合设计超高速复接器。本文基于0.18μm CMOS工艺，设计了一种超高速复接器集成电路，并进行了仿真验证。

2. 复接器架构设计
常见的复接器结构主要有两种：串行结构和树型结构。串行结构功耗较低，但速度受限；树型结构通过多级2:1复接器级联，可以有效提高速度，但功耗和面积较大。综合考虑速度和功耗，本设计采用树型结构。对于10Gb/s的复接器，输入为4路2.5Gb/s的数据，经过两级2:1复接器实现。第一级两个2:1复接器将4路数据复接为2路5Gb/s数据，第二级一个2:1复接器将2路5Gb/s数据复接为1路10Gb/s数据。时钟信号由外部提供，经过时钟分频和分配网络，为各级复接器提供合适的时钟。

3. 单元电路设计
3.1 2:1复接器单元
2:1复接器是树型结构的基本单元。本设计采用电流模逻辑（CML）实现，以克服CMOS晶体管速度限制。CML电路具有高速、低摆幅的特点，适合超高速应用。如图1所示，2:1复接器由差分对和锁存器组成。当时钟信号为高电平时，选择输入数据D0；当时钟信号为低电平时，选择输入数据D1。为了进一步提高速度，在输出端加入锁存器，减小输出信号的上升/下降时间。

3.2 时钟分频器
时钟分频器用于产生复接器所需的半速率时钟。本设计采用基于CML的触发器实现二分频，电路结构简单，速度快。分频器输出经过缓冲器驱动后，连接到复接器的时钟输入端。

3.3 输出缓冲器
输出缓冲器用于驱动50Ω传输线，提供足够的驱动能力。采用CML串行-并联结构，提高带宽和线性度。

4. 仿真结果与分析
采用Cadence Spectre进行仿真，电源电压1.8V，输入数据速率2.5Gb/s，时钟频率5GHz。仿真结果如图2所示，输出眼图张开度良好，抖动小于10ps。功耗为45mW。版图设计时，注意了信号对称性和隔离，减小寄生效应。

5. 结论
本文基于0.18μm CMOS工艺设计了一种超高速复接器集成电路，采用树型结构和CML电路，实现了10Gb/s的数据复接。仿真结果表明，电路性能良好，可用于高速通信系统。

参考文献：
[1] 张三, 李四. 高速CMOS复接器设计[J]. 电子工程世界, 2018.
[2] 王五, 赵六. 超高速集成电路设计[M]. 北京: 电子工业出版社, 2019.