导读:本文包含了片上螺旋电感论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:纳米工艺,射频片上螺旋电感,等效电路模型,参数提取
片上螺旋电感论文文献综述
沈竹青[1]（2019）在《28nm增强型RF片上螺旋电感电路模型及参数提取》一文中研究指出近十年来,超大规模集成电路飞速发展,电路尺寸越来越小,工艺代越来越先进,主流工艺已经进入20nm级工艺代。随之而来的是工艺层结构的复杂度增加,物理寄生效应越发严峻,严重影响电路性能。而应用于无线领域的射频集成电路,其工作频段不断攀升,已经达几十、近百GHz,高频下的寄生现象愈发明显。为了实现低成本、低功耗、高集成度、具有优越性能的射频集成电路,作为关键器件,RF片上螺旋电感尤为重要,其精确的模型是电路仿真的关键。而当前对于深纳米工艺(28nm)的电感模型而言,存在不少问题:寄生效应考虑不完整、模型参量缺乏物理解释、参数提取困难计算量大、提取标准阐述含糊、只涉及深亚微米器件及20GHz频段以下的模型验证等,基于此现状,本论文提出了一种增强型单π等效电路模型及简便明确的参数解析提取法,在此基础上介绍了一种单-双π网络转化的算法,并且扩展得到了更高精度的双π等效模型,最后用不同结构的电感进行模型准确度验证。本论文的主要研究内容及成果如下:首先,在传统单π模型的基础上,为了改进金属损耗、衬底损耗、端口耦合等损耗机制的描述,提出了一款增强型单π拓扑结构。其中,为了准确衡量趋肤效应和邻近效应等金属损耗造成的螺旋电感有效串联电阻随频率上升先增大后减小、有效串联电感减小的影响,加入了两种能合理解释该变化趋势的RL子电路结构;增加了RC并联网络来模拟金属经由衬底的耦合效应引起的损耗;同时添加了、元件来描述端口间的耦合电阻和电容,该部分同时起到提升高频段模型拟合度的作用。其次,基于提出的增强型单π等效网络,本文介绍了一种简便有效的模型元件参数提取方法。先利用高精度电磁场工具(EMX)得到实际版图的仿真测试数据,再基于电路分析直接从端口测量参数(S或Y参数)直接解析提取,省下了大量的计算优化步骤。文中亦明确、详细地阐述了提取标准、提取步骤,并通过实例检验了该方法的合理性,然后通过6组不同结构参数的片上螺旋电感验证了增强型单π等效模型及解析参数提取法,在0-40GHz(自谐振频率)范围内具有高精度,所有结构的Y参数平均误差为0.62%,L、Q总体平均误差分别为1.7156%和3.6471%,最大Q值频率点也十分接近。之后,在增强型单π模型的基础上,本文提出了一种利用等电势分析的单-双π网络转换算法。该算法摆脱了繁琐复杂、纯物理分析的参数提取方式,单-双π网络扩展方式既符合电磁学理论又不受拓扑结构元件连接方式的局限。最后,借助该算法,将增强型单π模型转换得到增强型双π等效模型。共采用两种方式来证明增强型双π等效模型在深纳米工艺(28nm)具备宽频高精度特性:在0-40GHz(自谐振频率)范围内,所有结构的Y参数平均误差为0.37%,L、Q总体平均误差分别为0.4983%和1.8651%,无论是Y参数、L、Q,还是最大Q值频率点精度,均较增强型单π模型有所提升,从整体分布来看,尤其是高频段拟合度明显提高;采用交叉耦合振荡器电路来验证模型的整体准确度,两种模型都具有较高精度,谐振频率点误差分别为1.543%和0.829%,同样验证了增强型双π模型的拟合度略高于增强型单π模型。本论文工作立足于深纳米工艺的(28nm)RF片上螺旋电感建模,提出的增强型单π模型及参数解析提取法、增强型双π宽频高精度模型及转化算法,在较宽频带范围内均具有较高的准确度,适用于实际应用,对RF螺旋电感建模工作、RFIC电路设计及宽频应用,有一定的借鉴参考意义。(本文来源于《华东师范大学》期刊2019-05-01）
张译心[2]（2019）在《石墨烯片上螺旋电感的建模与参数提取分析》一文中研究指出片上螺旋电感由于其低成本和易集成的特点,已经被广泛应用于射频集成电路中,例如低噪声放大器、混频器、压控振荡器以及匹配网络等。然而,随着5G通信技术的出现,传统的金属螺旋电感已经无法满足器件在高频工作状态下的性能要求。因此,将新型纳米材料与传统无源器件相结合可以为高频化、小型化、高可靠性的集成电路制造带来转机,而石墨烯由于其优异的特性有望取代传统金属成为下一代基础电子材料。本文的研究工作主要围绕石墨烯片上螺旋电感的设计和建模来展开,深入研究了石墨烯的相关性质以及石墨烯及其他碳纳米材料在片上电感领域的应用,回顾了片上电感建模的发展历程,在当前片上螺旋电感的设计和建模理论基础上,提出了对石墨烯片上螺旋电感设计和建模的改进。本文的主要研究工作包括:1)介绍了片上螺旋电感的性能参数及电磁损耗机制,为电感的设计和优化提供了理论依据;2)分别研究了几何参数和工艺参数对石墨烯螺旋电感的性能影响,探究了优化设计方法;3)提出了一种改进的石墨烯螺旋电感等效电路模型,该模型在传统的单π模型的基础上依据石墨烯电感的高频特性增加了串联支路上的电容元件C,并应用在一款外径为24μm,线宽为3μm,厚度为62nm的43圈的石墨烯电感上,获得与实验数据较贴近的模拟结果,因此该模型可以比较准确地描述石墨烯电感的特性;4)提出了一种适用于改进的石墨烯电感模型的参数提取方法,该方法结合了分析法和优化法,用分析法确定参数初值,利用优化法改善精度,两者相结合可以准确又方便地提取电感模型的本征参数。(本文来源于《华东师范大学》期刊2019-03-01）
张译心,张傲,王博冉,高建军[3]（2018）在《石墨烯片上螺旋电感的射频建模和参数提取（英文）》一文中研究指出基于物理原理,对石墨烯螺旋电感提出了一种改进的等效电路模型,该模型在传统π模型的串联支路中增加了RC并联网络.并结合分析法和优化法,对此模型提出了一种参数提取方法.结果表明,在1～40 GHz频率范围内,测试所得S参数和模型仿真所得S参数能够高度地吻合.(本文来源于《红外与毫米波学报》期刊2018年04期）
丁妍[4]（2018）在《硅基片上螺旋电感的仿真及其在实时延时线中的应用》一文中研究指出随着移动通信市场的日益增长以及集成电路技术的快速发展,基于CMOS工艺的射频集成电路得到广泛的应用。使用CMOS工艺设计实时延时线,具有低功耗、低成本以及高集成度的优点,实时延时线的设计对于相控阵天线至关重要。射频集成电路中很多重要的子单元都会用到平面螺旋电感。电感的性能直接影响单元电路甚至整个系统的性能,因此,提高片上螺旋电感的品质因数和建立高频下片上螺旋电感精确的物理模型十分重要。本文介绍了片上螺旋电感的基本特性,并详细分析了平面螺旋电感的损耗机制和高频效应。然后,模拟分析了电感参数对其性能的影响,从HFSS电磁场仿真的结果中总结了硅基螺旋电感的优化规则。基于65nm CMOS工艺,采用平面螺旋电感设计了一个工作在8GHz-36GHz的实时延时线。其中粗调节延时模块有3级,相邻延时单元之间的延时差为5ps,通过数字电路控制模拟开关的导通状态实现信号路径的选择。细调节模块实现最大5ps范围内的连续可调延时,以保证完全覆盖粗调节相邻延时单元的延时差,其延时控制通过改变可变电容的控制电压去完成。同时,利用Cadence中Virtuoso layout-editor完成了整个电路版图的设计,并基于Spectre仿真器对实时延时线的群延时、S参数等主要性能指标进行了模拟仿真,得到的结果如下:在工作频带内,最大相对延时15ps,延时抖动小于10%,S_(11)小于-10dB,S_(22)小于-10dB;在20GHz处,S_(21)为-18.6±0.2dB;整个芯片的面积为840μm×780μm。(本文来源于《东南大学》期刊2018-05-25）
曹明喜[5]（2017）在《硅基片上螺旋电感的设计、建模及其在实时延时线中的应用》一文中研究指出随着集成电路技术的快速发展以及移动通信市场的日益增长,以CMOS工艺为基础的射频集成电路得到了广泛的应用。射频集成电路中几乎所有重要的子单元都会用到平面螺旋电感。电感的性能直接影响单元电路甚至整个系统的性能,因此,提高片上螺旋电感的品质因数和建立高频下片上螺旋电感精确的物理模型十分重要。本文首先介绍了片上螺旋电感的基本特性,并详细分析了平面螺旋电感的多种损耗机制和高频效应。然后,重点研究了平面螺旋电感的几何参数对其性能的影响,总结出片上螺旋电感的设计流程和优化规则。在这些研究分析的基础上,从平面螺旋电感物理效应的角度出发,提出了一种简化的片上螺旋电感双π等效电路模型。该模型可以有效地解释平面螺旋电感中存在的趋肤效应、邻近效应、馈通电容以及衬底耦合等分布效应的影响。由该模型计算得到的各元件参数可以作为实际数据拟合的参考依据,从而提高了拟合的效率和准确性。仿真结果表明,在0-15GHz频率范围内,拟合后的双π等效电路模型与ADS Momentum电磁场仿真结果具有很好的一致性。基于TSMC0.18μm CMOS工艺,采用本文提出的平面螺旋电感模型设计了一个工作在2GHz-12GHz的6级实时延时线。同时,利用Cadence中Virtuoso layout-editor完成了整个电路版图的设计并基于Spectre仿真器对实时延时线的主要性能指标进行了模拟仿真,得到的结果如下:在工作频带内,最大相对延时66ps,延时抖动小于11%,S11小于-10dB,S22小于-10dB;在10GHz处,S21为-23±1.5dB;在6GHz处,最小输入叁阶截点为1.28dBm。整个芯片的面积为1800μm×990μm。由于版图面积的限制,采用相同的电路结构设计了一个工作在3GHz-10GHz的3级实时延时线,流片并完成测试,得到的结果如下:在工作频带内,最大相对延时22ps,延时抖动小于12%,S11小于-10dB,S22小于-8dB;在10GHz处,S21为-21±2dB。整个芯片的面积为925μm×770μm。(本文来源于《东南大学》期刊2017-05-18）
曹泽华,徐锐敏[6]（2016）在《碳化硅基片上螺旋电感建模》一文中研究指出在射频集成电路设计中,片上螺旋电感应用非常广泛。对于GaN器件,由于其单晶制备困难,无法进行同质外延,选用SiC作为GaN器件衬底是较为理想的选择。本文将针对SiC衬底进行片上螺旋电感建模,基于Enhance 1-p等效电路模型,可缩放模型中所有集总元件均用与电感的物理尺寸相关联的方程表示,并能准确表征使用同一工艺制造但不同尺寸射频螺旋电感的电性能。对一批具有不同电感值、圈数、线宽、间距、内径的方形螺旋电感进行仿真验证,结果表明,在谐振频率或20GHz以下,等效电路模型的S参数计算值可以很好的吻合电磁仿真结果,幅度相对误差小于10%,相位绝对误差小于5度。(本文来源于《微波学报》期刊2016年S1期）
曹泽华,徐锐敏[7]（2016）在《碳化硅基片上螺旋电感建模》一文中研究指出在射频集成电路设计中,片上螺旋电感应用非常广泛。对于GaN器件,由于其单晶制备困难,无法进行同质外延,选用Si C作为Ga N器件衬底是较为理想的选择。本文将针对Si C衬底进行片上螺旋电感建模,基于Enhance 1-?等效电路模型,可缩放模型中所有集总元件均用与电感的物理尺寸相关联的方程表示,并能准确表征使用同一工艺制造但不同尺寸射频螺旋电感的电性能。对一批具有不同电感值、圈数、线宽、间距、内径的方形螺旋电感进行仿真验证,结果表明,在谐振频率或20GHz以下,等效电路模型的S参数计算值可以很好的吻合电磁仿真结果,幅度相对误差小于10%,相位绝对误差小于5度。(本文来源于《2016年全国军事微波、太赫兹、电磁兼容技术学术会议论文集》期刊2016-08-17）
李成玮[8]（2016）在《高性能硅基RFICs中片上螺旋电感的设计、建模及参数提取分析》一文中研究指出伴随着射频通信技术的快速发展和CMOS工艺设计水平的提高,射频集成电路在通信领域有着愈发广泛的市场需求,RFICs的关键子单元电路中都要用到电感这类无源元件,而整个RFICs的性能也会受到电感性能的直接影响。随着工作频率的不断上升,只适用于特定功能电路、结构参数固定且占用电路面积较大的传统电感线圈已经难以适应RFICs宽带化、微型化的发展目标,与此同时各种寄生效应也会对电感造成严重的性能损耗,因此,提高3D电感模型的精确度就变得极为迫切,而这也导致了片上螺旋电感在3D建模中愈发的复杂化,进而给元件参数的提取和优化等流程增加了较大难度;此外,由于目前大多数工艺库中并不能提供连续可调的参数化电感模型,因而导致片上螺旋电感在结构设计与模型优化过程中花费了大量的时间和精力同时并没有达到所期望的精度要求,给不同功能电路中电感的灵活运用造成了很大不便,也极大地限制了芯片级电感的规模化应用。基于上述难点与不足,本论文进行了深入的理论分析并结合仿真实验对电感的传统单π模型作了进一步的改进和完善。鉴于传统单π模型随频率变化时并没有考虑高频寄生效应(趋肤、邻近和衬底耦合效应)对电感性能的影响,为了提高模型精确度,首先提出了一种改进型单π模型。从结构上讲,就是在传统单π模型等效电路的顶部串联了一个L_(s1)-R_(s1)并联支路用于模拟趋肤和邻近效应,从衬底耦合效应给电感性能造成的影响角度进行考虑,衬底支路又引入了电容C_(sub)对其进行表征。提出的改进型单π模型采用二端口网络分析法、拟线性函数法并辅以线性拟合来实现模型电路元件参数的提取,然后对电感在HFSS中的电磁仿真数据、传统单π模型以及改进型单π模型多个性能参数的仿真数据(品质因数Q、等效串联电感L_(eff)和电阻R_(eff)、耦合系数k、S参数及其误差率)进行了比较,仿真结果证明与传统单π模型相比,改进型单π模型的精确度有所提升,但同时改进型单π模型也存在着自谐振频率f_(res)较低、模型等效性与拟合度差等缺点,还不能达到电感实际化应用的要求。基于上述不足,我们对模型结构进行了优化设计,进而提出了增强型单π模型,该模型中用于表示趋肤和邻近效应的电路结构不变,而采用了C_2-R_2并联支路表征衬底耦合效应并利用上面提到的方法对模型进行了参数表达式的推导、提取与拟合等流程。最后,通过对电感在HFSS下的电磁仿真数据、传统型、改进型以及增强型单π模型四者多个性能参数的仿真结果对比,充分证明相较于传统型和改进型单π模型,结构优化后的增强型单π模型在给定频率范围内具有更高的精确度、拟合度与等效性,也更加符合与接近实际运用中电感的工作状态。(本文来源于《湘潭大学》期刊2016-05-04）
李成玮,马铭磷,金湘亮,陈媛,李志军[9]（2016）在《片上螺旋电感的一种新增强型单π模型》一文中研究指出针对片上螺旋电感提出了一种新型增强型单π等效电路模型.在宽频范围内,该模型仿真数据和HFSS中电磁仿真数据呈现出很好的拟合结果.所提模型充分考虑了高频下的衬底耦合效应、趋肤效应和邻近效应,基于电磁仿真得到的Y参数,采用拟线性函数法和二端口网络分析法来解析提取电路元件参数值,且所提参数无需进行优化.将各元件参数值应用于该对称单π等效电路,在0~20 GHz范围内可以精确地模拟片上螺旋电感各参数随频率变化的特性,从而验证了等效电路模型的准确性.(本文来源于《云南大学学报(自然科学版)》期刊2016年02期）
李建华,卢冲赢,徐立新,武浩[10]（2015）在《抗过载片上集成MEMS悬浮螺旋电感》一文中研究指出针对微机电系统(MEMS)悬浮电感机械性能较差问题,设计了一种应用于高过载环境的片上集成MEMS悬浮螺旋电感。通过采用一种新颖的阶梯式螺旋线圈结构,有效减小了悬浮线圈在高过载环境中的变形与应力。利用ANSYS和HFSS软件对设计的电感力学性能和射频性能进行联合仿真。仿真结果表明,采用阶梯式螺旋线圈的MEMS悬浮电感的抗过载能力比采用等截面线圈的传统MEMS悬浮电感提高了近3倍,并且具有相当的射频性能;与增加了支撑柱的等截面MEMS悬浮电感相比,所设计的MEMS悬浮电感具有与之相当的力学性能,但是其射频性能明显优于增加了支撑柱的电感。(本文来源于《科技导报》期刊2015年05期）
片上螺旋电感论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
片上螺旋电感由于其低成本和易集成的特点,已经被广泛应用于射频集成电路中,例如低噪声放大器、混频器、压控振荡器以及匹配网络等。然而,随着5G通信技术的出现,传统的金属螺旋电感已经无法满足器件在高频工作状态下的性能要求。因此,将新型纳米材料与传统无源器件相结合可以为高频化、小型化、高可靠性的集成电路制造带来转机,而石墨烯由于其优异的特性有望取代传统金属成为下一代基础电子材料。本文的研究工作主要围绕石墨烯片上螺旋电感的设计和建模来展开,深入研究了石墨烯的相关性质以及石墨烯及其他碳纳米材料在片上电感领域的应用,回顾了片上电感建模的发展历程,在当前片上螺旋电感的设计和建模理论基础上,提出了对石墨烯片上螺旋电感设计和建模的改进。本文的主要研究工作包括:1)介绍了片上螺旋电感的性能参数及电磁损耗机制,为电感的设计和优化提供了理论依据;2)分别研究了几何参数和工艺参数对石墨烯螺旋电感的性能影响,探究了优化设计方法;3)提出了一种改进的石墨烯螺旋电感等效电路模型,该模型在传统的单π模型的基础上依据石墨烯电感的高频特性增加了串联支路上的电容元件C,并应用在一款外径为24μm,线宽为3μm,厚度为62nm的43圈的石墨烯电感上,获得与实验数据较贴近的模拟结果,因此该模型可以比较准确地描述石墨烯电感的特性;4)提出了一种适用于改进的石墨烯电感模型的参数提取方法,该方法结合了分析法和优化法,用分析法确定参数初值,利用优化法改善精度,两者相结合可以准确又方便地提取电感模型的本征参数。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
片上螺旋电感论文参考文献
[1].沈竹青.28nm增强型RF片上螺旋电感电路模型及参数提取[D].华东师范大学.2019
[2].张译心.石墨烯片上螺旋电感的建模与参数提取分析[D].华东师范大学.2019
[3].张译心,张傲,王博冉,高建军.石墨烯片上螺旋电感的射频建模和参数提取（英文）[J].红外与毫米波学报.2018
[4].丁妍.硅基片上螺旋电感的仿真及其在实时延时线中的应用[D].东南大学.2018
[5].曹明喜.硅基片上螺旋电感的设计、建模及其在实时延时线中的应用[D].东南大学.2017
[6].曹泽华,徐锐敏.碳化硅基片上螺旋电感建模[J].微波学报.2016
[7].曹泽华,徐锐敏.碳化硅基片上螺旋电感建模[C].2016年全国军事微波、太赫兹、电磁兼容技术学术会议论文集.2016
[8].李成玮.高性能硅基RFICs中片上螺旋电感的设计、建模及参数提取分析[D].湘潭大学.2016
[9].李成玮,马铭磷,金湘亮,陈媛,李志军.片上螺旋电感的一种新增强型单π模型[J].云南大学学报(自然科学版).2016
[10].李建华,卢冲赢,徐立新,武浩.抗过载片上集成MEMS悬浮螺旋电感[J].科技导报.2015