片上多层电感的参数计算模型与干扰分析

摘要

近年来,大量的片上电感研究成果不断涌现,片上多层电感作为一种新型的电感结构,对于实现低功耗和小面积的芯片有着积极作用,然而现今对片上多层电感的参数和干扰分析的研究并不是很充分。
　　为了解决上述问题,本文提出了一个利用片上多层电感的物理模型来精确计算直流电感参数的方法。在这个物理模型中,所有的电感尺寸参数(包括金属层厚度和层间间距)都被考虑到。本文利用此方法计算了一系列完整的具有不同尺寸参数的片上多层电感的电感值和它们之间的耦合系数(计算值),同时,在ADSmomentum中通过EM仿真得出片上多层电感的电感值和电感间的耦合系数(仿真值),通过比较计算值和仿真值的误差来验证这个方法的准确性。结果表明,电感值的计算值和仿真值之间的误差通常在3％以内,而耦合系数的计算值和仿真值之间的误差通常在2%以内。这说明本文中利用片上多层电感的物理模型来计算电感参数的方法具有较高精度,适用于片上多层电感的分析和设计。另外,由于这个方法基于物理模型的特性,它是可以扩展的。
　　我们利用这个基于物理模型的计算方法,通过Matlab建立函数能快速地计算出片上多层电感的参数。此外,两个电感间的耦合系数可以有效的反映出它们之间的串扰,因此,我们可以利用计算出来的不同情况下的耦合系数,对电感间的干扰进行分析研究,进而提出减少电感间相互干扰的措施。

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1 绪论

1.1研究背景及目的

1.2片上电感的概况

1.3片上电感的研究现状及存在的问题

1.4本文主要的研究工作

1.5论文的组织结构

2 片上电感的特性分析

2.1片上电感的物理特性

2.2电感的面积

2.3片上电感的寄生效应和性能指标

2.4本章小结

3 片上多层电感的计算模型

3.1片上多层电感的结构

3.2提出的计算方法

3.3电感耦合系数

3.4本章小结

4 结果验证与干扰分析

4.1模型验证

4.2 EM仿真方法

4.3 ADS momentum

4.4 momentum参数设置

4.5模型验证结果和讨论

4.6本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献

附录1（攻读学位期间发表论文目录）