一种电感值可调的片上集成变压器及其调节方法与流程

本发明属于集成电路领域，具体涉及一种片上集成变压器，尤其涉及电感值可调的片上集成变压器及其调节方法。

背景技术：

近年来，随着cmos工艺的快速发展，片上集成变压器作为射频集成电路的重要组成部分，被广泛应用于功率放大器、低噪声放大器、压控振荡器及混频器等电路。

现有的片上集成变压器主要有几种结构：比如键合线变压器，该类变压器可以实现较高的品质因数和较小的插入损耗，占用芯片面积小，电感值范围和耦合系数较小，由于工艺的不确定性，电感值波动大且不具有重复性。金属互连线变压器是最常见的集成变压器的形式，通过对结构的合理选择可以实现较大范围的电感值及耦合系数，具有较好的匹配性能；有源变压器具有电感值可调、占据芯片面积小且损耗低的优点。

片上集成变压器不仅占据着芯片的大部分面积，而且严重影响着整个系统的性能，设计电感值可调的集成变压器，有利于流片后，通过重新构置片上集成变压器的结构来调整电感值，从而调整、优化电路性能。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种电感值可调的片上集成变压器，通过改变片上cmos开关的控制电压来改变电感的电感值，从而提高电感值的可调范围。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括有：

两条信号线，其中一条信号线由顶层金属构成的半圈螺旋形电感，另一条信号线由顶层金属及次顶层金属通过过孔连接构成的多圈螺旋形电感；以及对称分布于两条信号线外侧且由底层金属构成的接地板、对称连接于接地板外侧并由顶层金属至底层金属通过过孔连接组成的电磁侧墙；所述的多圈螺旋形电感上连接有至少一个受外部电压控制通断的cmos开关，用于改变所述的多圈螺旋形电感的有效长度，进而调节电感值。

本发明实施例的可配置信号线的形状可以采用六边形或八边形等形状，电感的形状或样式并不限制于此。

进一步设置是所述的cmos开关设置有4个，且每个cmos开关的源极和漏极分别连接于所述多圈螺旋形电感的不同位置点，cmos开关在导通状态下，将所述的多圈螺旋形电感的不同位置点短接。

本发明还提供一种基于cmos开关调节片上集成变压器的信号线电感值的方法，在片上集成变压器的信号线上连接有至少一个cmos开关，且cmos开关的漏极和源极连接于信号线的不同位置点，通过控制cmos开关栅极的外接电压以控制cmos开关的漏极和源极的通断状态，进而改变信号线的有效长度，进而调节所述的多圈螺旋形电感的电感值，从而实现片上变压器的电感值可调。

本发明的优点是供一种包含片上cmos开关的片上集成变压器，通过改变片上cmos开关的控制电压来改变可配置电感的电感值，提高电感值的可调范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例集成变压器金属层示意图；

图2为本发明实施例包含cmos开关的集成变压器的俯视图；

图3为本发明实施例包含cmos开关的集成变压器的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非对本发明保护范围的限制。

本发明实施例中，如图1所示，本实施例的片上集成变压器，由上至下分别为六层金属结构，图1中的6对应金属层六（即顶层金属层），5对应金属层五（即次顶层金属层），4对应金属层四，3对应金属层三，2对应金属层二，1对应金属层一（即底层金属层）。相邻两层金属层的过孔，由上至下共有5层，图1中的e对应金属层六与金属层五之间的过孔，d对应金属层五与金属层四之间的过孔，c对应金属层四与金属层三之间的过孔，b对应金属层三与金属层二之间的过孔，a对应金属层二与金属层一之间的过孔；各金属层及过孔的厚度依据不同的cmos工艺而不同；本发明专利不应该局限于该实施例和附图所示的金属层的层数、各层金属层厚度、过孔的层数与各层过孔的厚度。

如图2所示，本实施例的8和15为接地板，为对称分布于信号线外侧的两块底层金属块，分别距离两条信号线9和14的距离相等。

如图2所示，信号线9和14为顶层金属及次顶层金属构成的传输线，所述信号线9为一条由顶层金属及次顶层金属通过过孔连接构成的多圈螺旋形电感，在信号线9上分布有四个cmos开关，实现可配置信号线。所述信号线14为由顶层金属构成的半圈螺旋形电感。

如图2所示，cmos开关10、11、12和13分布在信号线9上的四个不同的位置，每个开关的源极和漏极分别连接信号线的两个不同的位置，通过改变cmos开关10、11、12和13的开关状态，从而改变信号线9的连接状态。

如图2所示，cmos开关10和13分别连接信号线9上最顶层金属的两个不同位置，cmos开关11和12分别连接信号线9处于最顶层金属和次顶层金属的两个不同位置。通过改变cmos开关10、11、12与13的开关状态，从而改变信号线9的连接状态。

如图3所示，电磁侧墙7和16对称连接在接地板8和15的外侧，从最顶层金属层的金属条到最底层的接地板通过层与层之间的过孔连接起来。

图3中每一个开关的符号代表一个cmos开关，本发明专利不应该局限于该实施例的cmos开关的结构，应包括各种cmos开关电路。图中cmos开关跟信号线之间的连线仅作为一个示意，本发明专利不应该局限于该实施例的连线的连接方式、具体金属层。

以上所述为本发明专利的较佳实施例而已，本发明专利不应该局限于该实施例和附图所公开的内容,比如cmos开关与可配置信号线的数目；cmos开关的结构及参数。凡是在不脱离本发明的精神和范围内，完成的些许的更动与润饰，都落入本发明专利保护的范围，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种电感值可调的片上集成变压器及其调节方法，属于微电子技术领域，包括两块由底层金属构成的接地板，一个由顶层金属构成的半圈螺旋形电感，一个由顶层金属及次顶层金属通过过孔连接构成的多圈螺旋形电感，六块对称分布于接地板外侧的由顶层至底层矩形金属条通过过孔连接构成的电磁侧墙，所述的每块接地板由三个矩形金属条连接构成，所述的多圈螺旋形电感上分布有四个CMOS开关，分别连接所述多圈螺旋形电感的两个不同的位置，通过改变加载在所述的CMOS开关栅极上的电压以改变所述的多圈螺旋形电感信号线的连接状态，从而改变变压器的电感值。

技术研发人员：刘桂;白晶;施一剑;金才垄
受保护的技术使用者：温州大学
技术研发日：2017.11.29
技术公布日：2018.05.04