CMOS inductor design features for LTE devices

Статья посвящена некоторым аспектам разработки планарных элементов СВЧ-тракта, которые используются при проектировании малошумящих усилителей LTE диапазона, а именно катушкам индуктивности, для дальнейшего применения в составе приемопередатчика NB-IoT. Даны общие теоретические выкладки по проектированию высокочастотных катушек индуктивности. На примере многослойной КМОП 90 нм катушки номиналом 7 нГн, при помощи электромагнитных (ЭМ) моделей, продемонстрировано влияние толщины структуры, полученной при помощи реплицирования слоев, для набора требуемой толщины скин-слоя и достижения наилучших показателей добротности в частотном диапазоне LTE от 0,5 до 3,5 ГГц. Для наиболее полного представления о работе катушки проведено сравнение моделей, полученных в результате ЭМ симуляции для разных значений проводимости подложки. Полученные данные частично опровергают необходимость наращивания максимальных толщин интегральных катушек индуктивности путем набора верхних металлов, объединенных при помощи множественных массивов TSV, для стеков кремниевых процессов. Из-за увеличения емкостного влияния подложки по отношению к нижним слоям металлизации катушки индуктивности, наибольшие значения добротности и частот собственного резонанса достигаются на конструкциях с минимальным числом слоев металлизации вопреки негативному влиянию скин-эффекта для малых частот.