片上電感的優(yōu)化設(shè)計(jì)

前言

在 RFIC 應(yīng)用電路中，電感往往占據(jù)了大部分面積，其相關(guān)參數(shù)在很大程度上會(huì)限制電路性能和表現(xiàn)，是影響低成本、低功耗、低噪聲 RFIC 電路實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵元件。而電感是一種磁能儲(chǔ)能元件，其配合電能儲(chǔ)能元件（如電容）等能實(shí)現(xiàn)諸多功能，尤其是它的低通高阻特性使其廣泛應(yīng)用于降低電源電壓、濾波等電路中。而片上螺旋電感相對(duì)于分立繞線電感，更低成本、更易集成、更小功耗、更少噪聲，但卻因其結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的諸多寄生效應(yīng)而影響性能。為更好地理解、研究，本章將就 RF 片上螺旋電感的物理版圖結(jié)構(gòu)、常見(jiàn)性能指標(biāo)、一般損耗機(jī)制、普遍建模方法作系統(tǒng)而簡(jiǎn)潔的介紹。

本文首先介紹了片上電感的性能指標(biāo)，并分析了各指標(biāo)對(duì)射頻前端模塊的影響。其次重點(diǎn)介紹片上電感的寄生效應(yīng)和損耗機(jī)制，為電感的設(shè)計(jì)指明了優(yōu)化方向。最后通過(guò)幾個(gè)實(shí)例介紹了電感優(yōu)化常用的一些方法。

片上電感分析

電感的性能指標(biāo)

平面螺旋電感一般是利用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝中的兩層金屬層來(lái)實(shí)現(xiàn)電感元件，一層作為螺旋電感的線圈主體，一層通過(guò)通孔與主體金屬層連通，用作內(nèi)圈金屬跨接引出端口的引線。為遠(yuǎn)離有損襯底同時(shí)減小導(dǎo)體損耗，一般僅使用頂層及次頂層金屬。