硅基片上螺旋電感的設(shè)計(jì)、建模和參數(shù)提取.pdf

1、隨著硅工藝和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，射頻集成電路（RFICs）制造技術(shù)和特性分析成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界研究的熱點(diǎn)。作為射頻集成電路的核心部件，片上螺旋電感已被廣泛應(yīng)用到射頻模塊中，如壓控振蕩器、低噪聲放大器、功率放大器、混頻器以及阻抗匹配電路中。而芯片上的單片變壓器廣泛地應(yīng)用于射頻集成電路中的阻抗變換、阻抗匹配、直流隔離、信號耦合中。 在過去的十幾年里，對于如何設(shè)計(jì)高性能螺旋電感，人們做了大量的實(shí)驗(yàn)和理論研究工作。為了有效地增強(qiáng)螺旋電感

2、的品質(zhì)因數(shù)，學(xué)者們提出很多工藝上的或者形狀上的優(yōu)化方案，例如懸空垂直結(jié)構(gòu)，差分驅(qū)動模式，應(yīng)用高阻硅作為襯底，應(yīng)用格狀接地屏蔽（PGS）等。進(jìn)一步地，芯片占用的面積也是設(shè)計(jì)者們必須注意的問題，平面螺旋電感占據(jù)的芯片面積相對其它片上器件來說比較大。為了進(jìn)一步縮小芯片面積，降低制造成本，人們提出了多層螺旋電感和變壓器的結(jié)構(gòu)。一方面，先進(jìn)的芯片制造工藝為射頻和微波集成電路提供了更廣闊的設(shè)計(jì)空間，以至于多種三維立體結(jié)構(gòu)紛紛應(yīng)用在這些高性能電路中，

3、但另一方面使得多層螺旋結(jié)構(gòu)無源器件建模變得更加困難。因此無源元件的準(zhǔn)確建模、參數(shù)提取和優(yōu)化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為射頻微波集成電路的關(guān)鍵技術(shù)之一。 本論文第二章首先概要地闡述了前人們提出的經(jīng)典電感結(jié)構(gòu)、改進(jìn)的電感模型以及電感模型中各個參數(shù)的提取方法；第三章介紹了平面螺旋電感和多層螺旋電感低頻電感的計(jì)算方法，重點(diǎn)介紹利用部分元等效電路(PEEC)方法提取頻變電感和頻變電阻;第四章詳細(xì)介紹了共面?zhèn)鬏斁€和螺旋電感襯底渦流損耗的參數(shù)提?。坏谖逭陆榻B