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CMOS太赫兹波成像芯片关键技术研究的中期报告
引言
太赫兹波成像技术已经成为近年来热门的研究领域，由于其非常规的特点，包括在没有辐射风险的情况下实现生物组织的显像、便携式设备的快速成像等，在医疗、工业、安全等领域有着广泛的应用前景。随着CMOS技术的不断进步和发展，CMOS太赫兹波成像芯片成为当前研究的热点，该技术具有芯片集成度高、成像速度快、功耗低等优点。本文主要介绍了CMOS太赫兹波成像芯片的关键技术研究中期报告。
一、CMOS太赫兹波成像芯片的研究现状
CMOS芯片作为现代集成电路技术中最成功和最广泛应用的一种技术，其应用领域也逐渐扩展到太赫兹波成像技术。近年来，很多研究者在太赫兹波领域中使用CMOS技术进行芯片设计和制造，取得了很多进展。
前期的研究主要集中于太赫兹信号的检测和调制，常用的太赫兹信号调制方法有：基于至少两个HBT的差分式信号调制器、介电层厚度变化造成的反射信号调制、利用低折射率感应线提高探测器的灵敏度等。然而，这样的研究主要局限在单个探测器上，很难实现太赫兹波的高速成像。与此同时，CMOS制造工艺水平的不断提高和深入研究，使得在单片集成电路中集成成千上万的探测器变得可行，加速了太赫兹波成像技术的发展。
二、关键技术
（1）CMOS电路设计
在太赫兹波领域，CMOS探测需要探测宽频带、低功率的电磁波信号，其要求具有宽带、高通量、高速度等特征。在此基础上，CMOS电路设计需要考虑以下几个方面的问题：
①提高探测灵敏度，减小噪音。灵敏度是探测器重要的性能之一。此外，降低探测器的噪声功率可以提高成像质量。因此，寄生参数的优化及采用低噪声功率、高放大增益的前端放大器等技术可以达到优化探测器灵敏度和降低噪音功率的效果。
②解决深亚微米CMOS工艺的低通滤波效应。CMOS工艺有着较高的切频，因此低频信号会被截止掉。为了解决这个问题，传统方法是采用分离反馈式运算放大器。而基于同相复制技术和毒蛇式共栅放置技术的CMOS电路滤波器设计可实现高品质滤波，从而在克服深亚微米技术低通滤波问题的能力上得到很大的提高。
（2）阵列结构
要加快太赫兹波成像速度，必须考虑阵列结构的应用。阵列探测器的设计和摆放应该具有以下特点：密度大、尺寸小、散布范围广，以实现较高速度的成像。传统的阵列成像方式是串行扫描，但该方式会大大降低成像速度。应该采用并行成像，满足快速成像的需求。
（3）集成度
CMOS太赫兹波芯片的发展要以在单片上集成成千上万的探测器为目标，尽可能提高集成度。目前，气隙横向布线技术是实现高集成度CMOS阵列的有效方法，其可以减少感应线之间的交叉干扰。
（4）测试系统
采用CMOS技术的太赫兹波成像芯片需要建立完善的测试系统，对芯片进行性能评测，从而确定其性能和优化探测器。测试系统应包括芯片驱动电路、成像算法和图像处理模块等。
三、结论
CMOS太赫兹波成像芯片是当前太赫兹波成像领域的热点之一。本文介绍了CMOS太赫兹波成像芯片的研究现状和关键技术，从电路设计、阵列结构、集成度和测试系统等方面分析了CMOS太赫兹波成像芯片的关键技术问题。随着CMOS技术的发展和太赫兹波成像技术的应用不断拓展，CMOS太赫兹波成像芯片将有着广泛的应用前景。