片上电感的优化设计

前言

在 RFIC 应用电路中，电感往往占据了大部分面积，其相关参数在很大程度上会限制电路性能和表现，是影响低成本、低功耗、低噪声 RFIC 电路实现的关键元件。而电感是一种磁能储能元件，其配合电能储能元件（如电容）等能实现诸多功能，尤其是它的低通高阻特性使其广泛应用于降低电源电压、滤波等电路中。而片上螺旋电感相对于分立绕线电感，更低成本、更易集成、更小功耗、更少噪声，但却因其结构导致的诸多寄生效应而影响性能。为更好地理解、研究，本章将就 RF 片上螺旋电感的物理版图结构、常见性能指标、一般损耗机制、普遍建模方法作系统而简洁的介绍。

本文首先介绍了片上电感的性能指标，并分析了各指标对射频前端模块的影响。其次重点介绍片上电感的寄生效应和损耗机制，为电感的设计指明了优化方向。最后通过几个实例介绍了电感优化常用的一些方法。

片上电感分析

电感的性能指标

平面螺旋电感一般是利用标准CMOS工艺中的两层金属层来实现电感元件，一层作为螺旋电感的线圈主体，一层通过通孔与主体金属层连通，用作内圈金属跨接引出端口的引线。为远离有损衬底同时减小导体损耗，一般仅使用顶层及次顶层金属。