集成电感设计优化方法

分析了已有电感结构,提出了一种独特的高性能的优化方案,使得螺旋电感的品质因数和差分特性都有了显著的提高.该优化设计尤其适合高性能全差分压控振荡器对高性能螺旋电感的需要.选取典型的单层正方形螺旋电感作为测试对象,工作频率2.439 GHz,芯片面积最大值限定为250 μm×250 μm,最小线间距为5 μm.     

螺旋电感品质因数Q的GP优化

为了提高螺旋电感的品质因数,综合多种变量进行高效的优化,提出一种GP优化的方法来得到螺旋电感品质因数最佳值.该方法通过matlab仿真分析了集成电路螺旋电感的一种物理模型,找出了对螺旋电感品质因数有影响的几个变量.在此基础上对螺旋电感模型整体进行了建模,在确定的电感值及一定限制条件下,用matlab进行螺旋电感品质因数Q的严格的GP优化.仿真结果表明,与遗传算法和等Q值线相比,GP优化的方法分别提高了14.5%和20.2%.     

改善硅基螺旋电感品质因数的厚铝膜干法刻蚀

提出了一种用于改善硅基螺旋电感品质因数的厚铝膜干法刻蚀技术;这种技术利用氧化硅和光刻胶双层复合掩模来掩蔽厚铝的干法刻蚀,完全兼容于CMOS工艺;应用于双层铝布线,实现了最大厚度达到6μm的顶层铝,显著地减小了螺旋电感的串联电阻,提高了品质因数;该技术同高阻SOI衬底技术相结合,制造的10nH螺旋电感的最大品质因数达到8.6。     

平面磁芯螺旋结构微电感的性能研究

采用MEMS技术(包括光刻、电镀、反应离子刻蚀和机械抛光等)研制了平面磁芯螺旋结构微电感,磁芯材料为铁基纳米晶带材。其中线圈匝数为18匝,线圈导体的宽度和间隙均为30μm,厚度为20μm;电感的尺寸为3mm×3mm。测试结果表明:在频率为1~10MHz时,电感量和品质因数分别为3.2~1.2μH和2.3~1.1;在1MHz下,电感量和品质因数分别为3.2μH和2.3,可应用于微型化DC/DC变换器。     

平面螺旋电感耦合微波等离子体源的建模分析

介绍了一种小型化的2.45GHz小功率平面螺旋电感耦合微波等离子体源的建模方法.根据等效电路,推导出平面螺旋电感线圈的品质因数,并进行数值分析.研究表明:无载品质因数随结构、尺寸和频率等的变化而变化,并在谐振频率附近达到最大值.这为小功率电感耦合微波等离子体源的优化设计提供了理论依据.     

高Q值平面螺旋电感的多电流路径结构设计

通过将平面螺旋电感器中的单股宽导线分成并联的多条细导线而在电感中形成多电流路径结构,可以降低电感的高频损耗并提高其品质因数(Q值)。利用HFSS电磁仿真软件对具有多电流路径结构的螺旋电感进行了设计与优化。结果表明,在尺寸不变的情况下,采用了多电流路径结构的平面螺旋电感的Q值提高了80%以上,这为高Q值小型平面螺旋电感的研制提供了思路。     

集成双层平面电感的单片DC/DC转换器设计

采用0.35μm标准CMOS工艺设计了3.3V/1.5V单片低压Buck转换器,开关频率为150MHz.本文采用了电压型脉宽调制的反馈控制模式,克服了频率提高所带来的转换器系统不稳定问题.对双层平面螺旋电感进行了设计与优化,获得品质因数2.6,电感值28nH的双层平面电感.模拟结果表明,对应于不同输入电压或不同负载,转换器系统工作稳定,输入调整率-40dB,输出调整率-60dB.输出电压纹波平均值可以控制在额定值75mV,转换效率71%.     

单片集成直流-直流转换器的效率提高方法

采用SMIC 0.13μm CMOS工艺,设计实现了开关频率达到250 MHz,单片集成的降压型电源转换器。为了提高电源转换效率,该转换器中的片上电感采用非对称性设计方法,提高了电感的品质因数。采用了高密度片上滤波电容来稳定输出电压,同时对单位电容尺寸的优化设计减小了电容的等效串联电阻以及输出电压纹波。测试结果表明,芯片输入电压为3.3 V,当输出2.5 V电压时,峰值效率达到了80%,最大输出电流达到270 mA;当输出1.8 V电压时,峰值效率达到了70%,最大输出电流达到400 mA。     

高性能螺线管微电感的制作

利用MEMS技术制作了高性能的空芯螺线管型射频微机械电感.这种微电感采用铜线圈以减小线圈寄生电阻,整个微电感的面积是880μm×350μm,与平面螺旋型微电感相比,有效地节省了芯片面积.测试结果表明,微电感在较宽的工作频率范围内具有高Q值,微电感最大Q值为38(@6GHz),对应的电感量为1.82nH.     

高性能螺线管微电感的制作

利用MEMS技术制作了高性能的空芯螺线管型射频微机械电感.这种微电感采用铜线圈以减小线圈寄生电阻,整个微电感的面积是880μm×350μm,与平面螺旋型微电感相比,有效地节省了芯片面积.测试结果表明,微电感在较宽的工作频率范围内具有高Q值,微电感最大Q值为38(@6GHz),对应的电感量为1.82nH.