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集成電路系列之無源器件第一頁,共十六頁,編輯于2023年,星期五4.1互連線互連線設(shè)計應(yīng)該注意以下方面:大多數(shù)連線應(yīng)該盡量短最小寬度保留足夠的電流裕量多層金屬趨膚效應(yīng)和寄生參數(shù)寄生效應(yīng)2第二頁,共十六頁,編輯于2023年,星期五4.2電阻實現(xiàn)電阻有三種方式:晶體管結(jié)構(gòu)中不同材料層的片式電阻專門加工制造的高質(zhì)量高精度電阻互連線的傳導(dǎo)電阻3第三頁,共十六頁,編輯于2023年,星期五圖4.1(a)單線和U-型電阻結(jié)構(gòu)
(b)它們的等效電路4第四頁,共十六頁,編輯于2023年,星期五4.3電容在高速集成電路中,有多種實現(xiàn)電容的方法:1)利用二極管和三極管的結(jié)電容;2)利用圖4.2(a)所示的叉指金屬結(jié)構(gòu);3)利用圖4.2(b)所示的金屬-絕緣體-金屬(MIM)結(jié)構(gòu)[4.1];4)利用類似于圖4.2(b)的多晶硅/金屬-絕緣體-多晶硅結(jié)構(gòu);5第五頁,共十六頁,編輯于2023年,星期五圖4.2(a)叉指結(jié)構(gòu)電容和(b)MIM結(jié)構(gòu)電容
6第六頁,共十六頁,編輯于2023年,星期五4.4電感4.4.1集總電感圖4.3 單匝線圈版圖
a,w取微米單位
7第七頁,共十六頁,編輯于2023年,星期五式中:ri=螺旋的內(nèi)半徑,微米,r0=螺旋的外半徑,微米,N=匝數(shù)。多匝螺旋形線圈電感值計算公式為:
8第八頁,共十六頁,編輯于2023年,星期五4.4.2傳輸線電感獲得單端口電感的另一種方法是使用長度l<l/4λ波長的短電傳輸線(微帶或共面波導(dǎo))或使用長度在l/4λ<l<l/2λ范圍內(nèi)的開路傳輸線。9第九頁,共十六頁,編輯于2023年,星期五4.5分布元件4.5.1集總元件和分布元件隨著工作頻率的增加,一些諸如互連線的IC元件的尺寸變得很大,以致它們可以與傳輸信號的波長相比。這時,集總元件模型就不能有效地描述那些大尺寸元件的性能,應(yīng)該定義為分布元件。
10第十頁,共十六頁,編輯于2023年,星期五4.5.2微帶線(a)(b)圖4.4 典型微帶線的剖面圖(a)和覆蓋鈍化膜的微帶線(b)11第十一頁,共十六頁,編輯于2023年,星期五微帶線設(shè)計需要的電參數(shù)主要是阻抗、衰減、無載Q、波長、遲延常數(shù)。阻抗計算微帶線的衰減α由兩部分組成:導(dǎo)線損耗和介質(zhì)損耗形成微帶線的基本條件是,介質(zhì)襯底的背面應(yīng)該完全被低歐姆金屬覆蓋并接地,從而使行波的電場主要集中在微帶線下面的介質(zhì)中。12第十二頁,共十六頁,編輯于2023年,星期五4.5.3共面波導(dǎo)(CPW)(a)(b)圖4.5常規(guī)共面波導(dǎo)(a)與雙線共面波導(dǎo)(b)13第十三頁,共十六頁,編輯于2023年,星期五CPW的阻抗計算CPW的衰減計算14第十四頁,共十六頁,編輯于2023年,星期五相對于微帶線,CPW的優(yōu)點是:1)工藝簡單,費用低,因為所有接地線均在上表面而不需接觸孔。2)在相鄰的CPW之間有更好的屏蔽,因此有更高的集成度和更小的芯片尺寸。3)比金屬孔有更低的接地電感。4)低的阻抗和速度色散。CPW的缺點是:1)衰減相對高一些,在50GHz時,CPW的衰減是0.5dB/mm;2)由于厚的介質(zhì)層,導(dǎo)熱能力差,不利于大功率放大器的實現(xiàn)。15第十五頁,共十六頁,
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