片上電感的優化設計

前言

在 RFIC 應用電路中，電感往往占據了大部分面積，其相關參數在很大程度上會限制電路性能和表現，是影響低成本、低功耗、低噪聲 RFIC 電路實現的關鍵元件。而電感是一種磁能儲能元件，其配合電能儲能元件（如電容）等能實現諸多功能，尤其是它的低通高阻特性使其廣泛應用于降低電源電壓、濾波等電路中。而片上螺旋電感相對于分立繞線電感，更低成本、更易集成、更小功耗、更少噪聲，但卻因其結構導致的諸多寄生效應而影響性能。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構、常見性能指標、一般損耗機制、普遍建模方法作系統而簡潔的介紹。

本文首先介紹了片上電感的性能指標，并分析了各指標對射頻前端模塊的影響。其次重點介紹片上電感的寄生效應和損耗機制，為電感的設計指明了優化方向。最后通過幾個實例介紹了電感優化常用的一些方法。

片上電感分析

電感的性能指標

平面螺旋電感一般是利用標準CMOS工藝中的兩層金屬層來實現電感元件，一層作為螺旋電感的線圈主體，一層通過通孔與主體金屬層連通，用作內圈金屬跨接引出端口的引線。為遠離有損襯底同時減小導體損耗，一般僅使用頂層及次頂層金屬。