硅基片上螺旋電感的設計、建模和參數(shù)提取.pdf

1、隨著硅工藝和通信技術的飛速發(fā)展，射頻集成電路（RFICs）制造技術和特性分析成為學術界和工業(yè)界研究的熱點。作為射頻集成電路的核心部件，片上螺旋電感已被廣泛應用到射頻模塊中，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，對于如何設計高性能螺旋電感，人們做了大量的實驗和理論研究工作。為了有效地增強螺旋電感

2、的品質(zhì)因數(shù)，學者們提出很多工藝上的或者形狀上的優(yōu)化方案，例如懸空垂直結構，差分驅(qū)動模式，應用高阻硅作為襯底，應用格狀接地屏蔽（PGS）等。進一步地，芯片占用的面積也是設計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構。一方面，先進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計空間，以至于多種三維立體結構紛紛應用在這些高性能電路中，

3、但另一方面使得多層螺旋結構無源器件建模變得更加困難。因此無源元件的準確建模、參數(shù)提取和優(yōu)化設計已經(jīng)成為射頻微波集成電路的關鍵技術之一。 本論文第二章首先概要地闡述了前人們提出的經(jīng)典電感結構、改進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算方法，重點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;第四章詳細介紹了共面?zhèn)鬏斁€和螺旋電感襯底渦流損耗的參數(shù)提取；第五章介紹