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Fachgebiet Mixed Signal Circuit DesignGerfers

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Prof. Dr.-Ing. Friedel Gerfers

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Innovative Mixed Signal Circuit Design enables the Digital Future.

Der mobile Internetzugriff stellt eine zukunftsweisende Schlüsseltechnologie in unserer Gesellschaft dar. Somit spielen auch der weltweite mobile Zugang zu digitalen Medien, der schnelle und uneingeschränkte Zugriff auf unsere virtuellen Daten in der Cloud oder die Vernetzung und Kommunikation mit nahezu unbegrenzter Bandbreite zuhause oder unterwegs (z.B. innerhalb von Automobilen) in unserem täglichen Leben eine immer bedeutendere Rolle. Diese und ähnliche Fragestellungen versuchen Prof. Friedel Gerfers und sein Team durch innovative interdisziplinär-geprägte Mixed Signal Schaltungskonzepte zu beantworten. Die von ihm im Jahre 2009 gegründete Firma NiederRhein Technologies (Kalifornien, USA), befasste sich mit anverwandten Problemstellungen. Prof. Gerfers übernahm am 8. Januar 2015 die mit einer W3-Professur verbundene Leitung des Fachgebiets "Mixed Signal Circuit Design (MSC)" an der Fakultät IV Elektrotechnik und Informatik der TU Berlin. In Rheinberg am Niederrhein geboren, studierte er Mikroelektronik an der Universität Duisburg-Essen und promovierte am Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Im Jahre 2006 verließ er Deutschland in Richtung Kalifornien, wo er für Intel Research in Santa Clara, USA, an neuartigen piezoelektrischen MEMS-Sensoren und deren Ausleseschaltungen forschte. Sein Unternehmergeist führte ihn in den Jahren 2007 bis 2011 zu den Start-Up Unternehmen Alvand Technologies und Aquantia (beide USA). Dort war er als Direktor verantwortlich für die Analog-Entwicklungsabteilungen und entscheidend an der erfolgreichen Marktpositionierung dieser Unternehmen im Bereich Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungssysteme, die nahe am Shannon-Limit operieren, beteiligt. Zuletzt war er als technischer Direktor verantwortlich für die weltweite Entwicklung von hochpräzisen Analog-Digital-Umsetzern für Integrated Device Technology, USA. Aufgrund seines breiten Fachwissens wurde Prof. Gerfers im Jahre 2014 in das Advisory Board von Mentor Graphics Inc., USA berufen. Mentor Graphics ist der führende Hersteller von Softwareprodukten aus den Bereichen Electronic Design Automation (EDA) und Embedded Software. Von 2009 bis 2014 fungierte er bereits als Advisory Board Mitglied für Berkeley Design Automation Inc., USA. Prof. Gerfers ist Mitglied des IEEE und war von 2006-2014 Mitglied des technischen Programmkomitees der „IEEE European Solid-State Circuits Conference (ESSCirC)“. Außerdem ist er Gutachter für die Zeitschriften „IEEE Journal Solid-State Circuits“ und „IEEE Transactions on Circuits und Systems I & II“. Prof. Gerfers ist Autor des Buches "Continuous-Time Sigma-Delta A/D Conversion, Fundamentals, Error Correction and Robust Implementations". Darüber hinaus publizierte er fünf weitere Buchkapitel, mehr als 50 technische Publikationen und hält zehn Patente.

Forschungsschwerpunkte

Der Einsatzbereich reicht von High-Speed-GS / s integrierte Schaltungen (IC) für Wireless-Infrastruktur-Anwendungen (wie LTE-Basisstationen), über energieeffiziente DSP-basierte Transceiver für optische Anwendungen (wie beispielsweise Silicon Photonics) bis zu ultra- Low-Power-Auslesesystemen für optische und biomedizinische Sensoren als auch zum Design von ultra-robusten Automobil integrierten Schaltungen. Energieeffiziente (RF) -Transceiver-Architekturen, Energy Harvesting Ansätze für mobile / Handheld-Geräte und der große Bereich der Internet-der-Dinge (IoT) Technologien sind weitere wichtige Forschungsthemen.

• Datenumwandlungstechniken mit Schwerpunkt auf Robustheit, Energieeffizienz sowie Siliziumbereich / Kostenreduktion

• Low-Power-Breitband wireline- & Wireless-Transceiver, geräuscharme Sensorauslesung

• Mixed-Signal-Fehler- und Fehlanpassung Schätzalgorithmen, (Selbst-) -Adaptive Kalibrierungstechniken und hoch skalierbare DSP-basierte Design-Techniken

• Halbleiter-Design-Flow, Entwurfsautomatisierung sowie CAD-Tool-Entwicklung bis zu 14nm FinFET-Technologien.

 

 

Publications

P. J. Artz and P. Scholz and T. Mausolf and F. Gerfers (2022). A Fully-Differential 146.6-157.4 GHz LNA Utilizing Back Gate Control to Adjust Gain in 22 nm FDSOI. IEEE MTT-S International Microwave Symposium (IMS). IEEE.


P.J. Artz and F. Gerfers (2022). 6G D-Band Receiver Model with High Spectral Efficiency Enabling Global System Optimization. IEEE International Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS). IEEE.


P.J. Artz and J. Edler and E. Wittenhagen and N. Lotfi and F. Gerfers (2022). Workshop WM02 talk: High-Speed ADC (>20 GS/s) with High Resolution (≥10 bit) for Low-IF Receiver in 22nm FDSOI. IEEE European Microwave Week (EuMW) 2021


J. Edler and P.J. Artz and F. Gerfers (2022). Workshop WM02 talk: mm-Wave Advanced-Sampling Transceiver Enabling 6G Data Transmission with 100 Gbit/s per mobile User. IEEE European Microwave Week (EuMW) 2021


U. Hecht and E. Wittenhagen and H. Cirit and S. Behtash and S. Venkataram and F. Gerfers (2022). PAM-4/6/8 Performance and Power Analysis for Next Generation 224Gbit/s Links. IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS). IEEE.


E. Wittenhagen and P. Artz and P. Scholz and F. Gerfers (2022). A 3 GS/s RF Track-and-Hold Amplifier Utilizing Body-Biasing with >55 dBFS SNR and >67 dBc SFDR up to 3 GHz in 22 nm CMOS SOI. IEEE Open Journal for Circuits and Systems


P. Kurth and K. Misselwitz and P. Scholz and U. Hecht and F. Gerfers (2022). A 0.007 mm2 48 - 53 GHz Low-Noise LC-Oscillator using an Ultra-Compact High-Q Resonator. 14th German Microwave Conference (GeMiC). IEEE, 104-107.


E. Wittenhagen and P. Kurth and T. Kaiser and F. Gerfers (2022). A TI 12 GS/s Sampled Beam-Forming Receiver for a 2x2 Antenna-Array with 69 dBc SFDR. 29th International Conference on Electronics, Circuits and Systems (ICECS). IEEE.


E. Wittenhagen and U. Hecht and H. Cirit and S. Behtash and S. Venkataram and F. Gerfers (2022). A 224 Gbit/s Transceiver Front-end Design for Next Generation Data Centers. 29th International Conference on Electronics, Circuits and Systems (ICECS). IEEE.


H. Ordouei and S. Waldmann and F. Gerfers (2022). In-Vehicle Network Standards - Overview and Implementation Examples. IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS). IEEE.


S. Shivapakash and H. Jain and O. Hellwich and F. Gerfers (2021). A Power Efficiency Enhancements of a Multi-Bit Accelerator for Memory Prohibitive Deep Neural Networks. IEEE Open Journal for Circuits and Systems, 161-170.


H. Ghafarian and S. Shivapakash and S. Mortazavi and P. Scholz and N. Lotfi and F. Gerfers (2021). A 9-bit, 45mW, 0.05mm2 Source-Series-Terminated DAC Driver with Echo Canceller in 22nm CMOS for In-Vehicle Communication. IEEE Solid State Circuit Letters, 10-13.


M. Runge and J. Edler and T. Kaiser and F. Gerfers (2021). A 18MS/s 76dB SNDR 93dB SFDR CT ΔΣ Modulator with Input Voltage Tracking 2nd-Order GmVC Filter and Shared FIR DAC in 22nm FDSOI CMOS. IEEE Custom Integrated Circuits Conference 2021. IEEE.


M. Runge and D. Schmock and T. Kaiser and F. Gerfers (2021). A 0.9V 45MS/s CT ΔΣ Modulator with 94dB SFDR and 25.6fJ/conv. enabled by a Digital Static and ISI Calibration in 22 FDSOI CMOS. IEEE Custom Integrated Circuits Conference 2021. IEEE.


S. Shivapakash and S. Wiedemann and D. Becking and P. Wiedemann and W. Samek and F. Gerfers and T. Wiegand (2021). FantastIC4: A Hardware-Software Co-Design Approach for Efficiently Running 4bit-Compact Multilayer Perceptrons. IEEE Open Journal for Circuits and Systems


E. Wittenhagen and P. Artz and P. Scholz and F. Gerfers (2021). A 3 GS/s >55 dBFS SNDR Time-Interleaved RF Track and Hold Amplifier with >67 dBc SFDR up to 3 GHz in 22FDX. IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium (RFIC). IEEE, 139-142.


J. Edler and M. Runge and F. Gerfers (2021). A Dynamic Body-Bias Linearization Technique Enabling Wide-Band GmC based Continous-Time Sigma-Delta Converters in 22 nm FD-SOI CMOS. IEEE International Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS). IEEE, 1090-1093.


E. Wittenhagen and M. Runge and N. Lotfi and H. Ghafarian and Y. Tian and F. Gerfers (2021). Advanced Mixed Signal Concepts Exploiting the Strong Body-Bias Effect in CMOS 22FDX®. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, 57-66.


P. Kurth and U. Hecht and E. Wittenhagen and F. Gerfers (2021). A Divider-less Automatic Frequency Calibration for Millimeter-Wave Sub-Sampling Phase-Locked Loops. IEEE International Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS). IEEE, 718-721.


P. Kurth and K. Misselwitz and U. Hecht and F. Gerfers (2021). A 56 GHz 19 fs RMS-Jitter Sub-Sampling Phase-Locked Loop for 112 Gbit/s Transceivers. IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS). IEEE, 1-5.


T. Kaiser and F. Gerfers (2020). Towards pW-Class IoT Nodes using Crystalline Oxide Semiconductor Dynamic Logic. International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS). IEEE.


S. Wiedemann and S. Shivapakash and P. Wiedemann and D. Becking and W. Samek and F. Gerfers and T. Wiegand (2020). FantastIC4: A Hardware-Software Co-Design Approach for Efficiently Running 4bit-Compact Multilayer Perceptrons. ArXiV


B. Deutschmann and M. Giese and A. Jacob and N. Lotfi and F. Gerfers and S. Vehring and G. Böck (2020). PolyData/DataRace – Polymer-Integrated CMOS-Based High-Speed Communication Systems at W-Band. Wireless 100 Gbps and beyond : architectures, approaches and findings of German Research Foundation (DFG) priority programme SPP1655. IHP GmbH, 397-444.


N. N. Ledentsov and V.A. Shchukin and V.P. Kalosha and N. Ledentsov and L. Chorchos and J. P. Turkiewicz and U. Hecht and P. Kurth and F. Gerfers and J. Lavrencik and S. Varughese and S. E. Ralph (2020). Optical Interconnects Using Single-Mode and Multi-Mode VCSEL and Multi-Mode Fiber. Optical Fiber Communication Conference (OFC) 2020. Optical Society of America, M3D.1.


U. Hecht and N. Ledentsov and Ł. Chorchos and P. Kurth and N. N. Ledentsov and F. Gerfers (2020). Up to 30-Fold BER Improvement Using a Data-Dependent FFE Switching Technique for 112Gbit/s PAM-4 VCSEL Based Links. Optical Fiber Communication Conference (OFC) 2020. Optical Society of America, T3I.6.


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