应用于单片微波集成电路的连接线以及连接线的设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种应用于单片微波集成电路的连 接线以及连接线的设计方法。
【背景技术】
[0002] 随着微电子技术以及微波技术的发展，单片微波集成电路在微波通讯系统中的应 用越来越广泛。与传统的混合集成电路相比，单片微波集成电路具有体积小、重量轻、成本 低、一致性高等优点，正是由于这些优点，单片微波集成电路芯片正在逐渐地取代体积巨大 的混合成集成电路模块。这种发展趋势对单片微波集成电路提出了越来越高的要求，结构 复杂的多功能单片微波集成电路芯片的需求越来越高。
[0003] 现在的单片微波集成电路芯片中往往包含多个子功能电路，芯片设计师在设计芯 片时一般都需要先设计各个子功能电路，然后通过连接线将各子功能电路连接在一起形成 整体电路。然而在微波和毫米波频段，因为射频信号的波长变短到可以和连接线的长度相 比拟，连接线具有传输线效应，不再等同于理想的连线，会对电路性能造成巨大的影响。
[0004] 目前为了减小连接线对单片微波集成电路性能的影响，芯片设计师通常会采用以 下三种方法：
[0005] 1.使用50 Q特性阻抗传输线进行子电路连接，如果各子电路的输入输出端均很 好地匹配到50 Q，则采用50 Q特性阻抗传输线连接电路不会影响到电路的匹配，一般不会 对电路的性能产生任何的影响；
[0006] 2.尽量使用最短的连接线，连接线越短，其对电路的性能影响越小；
[0007] 3.将连接线作为整体电路匹配的一部分。
[0008] 虽然以上三种方法可以一定程度地减小连接线对电路性能的影响，但是它们具有 以下缺点：
[0009] 1. 50 Q特性阻抗传输线经常用于混合微波集成电路中，但是对于单片微波集成电 路来说50D特性阻抗传输线的宽度太大，会占用很大的空间，从而增加芯片的成本，并且 50 Q特性阻抗传输线的使用不方便芯片的版图布局；
[0010] 2.在微波、毫米波频段，几十微米长的连接线便会对电路的性能产生巨大的影 响，并且在很多时候连接线的长度都在100微米以上，因此即使把连接线的长度减小到最 小，其也会对电路性能造成不可忽略的影响；
[0011] 3.将连接线作为整体电路匹配的一部分可以保证电路的整体性能，但是这种方法 意味着需要对各子电路进行重新的优化设计，这无疑将会占用大量的时间。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种应用于单片微波集成电路的连 接线以及连接线的设计方法，该连接线可以有效的减小连接线对单片微波集成电路性能 的影响，提高工程师设计单片微波集成电路的效率。
[0013] 本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种应用于单片微波集成电路的连 接线，由第一连接线、电容和第二连接线构成，所述第一连接线和第二连接线分别与两个子 电路相连，所述第一连接线和第二连接线之间连接有电容。
[0014] 一种连接线的设计方法，步骤一、首先需要先设计出集成电路的各个子电路模 块，将它们的输入输出端均匹配到50欧姆；步骤二、根据公式（8) 11= 12= 1/2和公式 (9)
【主权项】
1. 一种应用于单片微波集成电路的连接线，其特征在于：由第一连接线、电容和第二 连接线构成，所述第一连接线和第二连接线分别与两个子电路相连，所述第一连接线和第 二连接线之间连接有电容。
2. -种连接线的设计方法，其特征在于：步骤一、首先需要先设计出集成电路的各个 子电路模块，将它们的输入输出端均匹配到50欧姆；步骤二、根据公式（8) 11= 12= 1/2和 公式（9)
角定出电容的大小和位置，设计出连接线；步骤三、最 后只需要用该连接线将各个子电路模块连接在一起便可以实现整体单片微波集成电路的 设计； 其中，公式（8)和公式（9)按照下述方法取得：假设子电路的输入输出端均匹配到 50D，假设第一连接线和第二连接线的宽度一致；令连接线的宽度为w，长度分别为1:和12， 电容的大小为C，在实际电路应用中连接线的总长度1 = 1:+12，由电路板图的布局决定，连 接线的宽度w可以根据版图的布局调节， 在单片微波集成电路中，连接线一般为微带线，根据连接线的宽度《，可以计算出连接 线的特性阻抗Z。，如 公式1所示
上式中&和e^分别为真空中的磁导率和介电常数，eeff为介质材料的有效介电常 数，h为介质基板的厚度。 经过长度为h的连接线的阻抗变换，从右向左看点b处的阻抗变换为：
上式中0为传播常数，其值为电磁波角频率与相速度之比，如公式3所示： # = 7 公式⑶ 再经过电容C的阻抗变换，从右向左看点C处的阻抗变换为：
公式（4) 经过长度为12的连接线的阻抗变换，从左向右看点c处的阻抗变换为：
为了使连接线对电路性能不产生影响，则UPZ。2应该共轭匹配，即Z。:和Z。2的实部 应该相等，虚部应该相反，如公式6和7所示：
解公式6和公式7,得出： 1, = 1 ,= 1/2 公式
（8)
【专利摘要】本发明涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种应用于单片微波集成电路的连接线。由第一连接线、电容和第二连接线构成，所述第一连接线和第二连接线分别与两个子电路相连，所述第一连接线和第二连接线之间连接有电容。该连接线与传统连接线相比，最大的改变在于在连接线的中间加入一个电容，该电容可以抵消掉连接线的传输线效应，且不会占用太大的面积，不会影响芯片的整体布局。该连接线在工作频率附近可以看作一段理想的连接线，不会对电路性能产生影响。
【IPC分类】H01L23-66, G06F17-50
【公开号】CN104617081
【申请号】CN201510050434
【发明人】周鹏, 全金海
【申请人】全金海
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月30日