RF CMOS片上螺旋電感建模及結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、無線通信是一項不可或缺的技術(shù)，它的應(yīng)用涵蓋軍事、商業(yè)、民生、學(xué)術(shù)等方面。射頻集成電路（RFIC）是無線通信系統(tǒng)中的核心電路，也由于硅基技術(shù)固有的低成本和易于批量生產(chǎn)的優(yōu)勢使得集成電路主要在硅襯底上完成。片上螺旋電感是射頻集成電路上的一個重要組成部分，螺旋電感經(jīng)常使用在如低噪聲放大器（LNA）、壓控振蕩器（VCO）、混頻器（Mixer）、濾波器（Filter）、功率放大器（PA）中。高性能電感已經(jīng)成為電壓控制振蕩器（VCO）設(shè)計的關(guān)鍵部件

2、之一，其品質(zhì)因數(shù)（Q）值直接影響VCO的相位噪聲。電感的性能主要由金屬材料與硅襯底的距離決定的，雖然電感布局的優(yōu)化可以改善它的性能，但是改進布局是有技術(shù)瓶頸的。因此，有效地分析并獲得硅襯底在片螺旋電感的電路模型及其參數(shù)，掌握電感性能隨工作頻率改變的特性，以用于電感的設(shè)計和優(yōu)化，已成為實現(xiàn)硅襯底射頻/毫米波集成電路的一個非常重要的課題。本文重點是針對提高電感性能的研究，不同圖案化接地屏蔽（PGS）對Q值的影響。
　　本文介紹了片上電

3、感的類型與劃分的方法，分析了電感的電學(xué)特性，給出了性能參數(shù)，總結(jié)了電感損耗機理和建模方法。本文詳細分析了電感的各類損耗機理對片上電感的影響，如金屬導(dǎo)體損耗和半導(dǎo)體襯底損耗。研究了電磁仿真建模方法、行為模型和等效電路模型，總結(jié)了其應(yīng)用范圍的優(yōu)缺點。
　　在了解電感的各類損耗機制與模型的建立之后，利用雙π結(jié)構(gòu)的建模方法建立電感模型，并對電感進行了物理層面上的分析以及搭建方程。文章介紹了電感的工藝參數(shù)與版圖結(jié)構(gòu)，最后在ICCAP中進行仿

4、真擬合。本文詳細介紹了Scalable模型庫的建立，即可縮放的模型。我們使用了經(jīng)驗方法，對一批對稱電感進行參數(shù)的提取與優(yōu)化，總結(jié)了這些元件值所擁有的規(guī)律，而且這個模型中所有的參數(shù)值都是基于物理計算得到，它們的元件值都與螺旋電感的工藝參數(shù)與版圖的尺寸相互關(guān)聯(lián)，最后，我們在優(yōu)化時增加了一部分的優(yōu)化系數(shù)，在優(yōu)化時進一步提高了擬合的精度。
　　最后本文對電感的PGS結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計，并且介紹了可以優(yōu)化電感的各類因素以及優(yōu)化方法。文章在H