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巾国集成电路
ＣｈｉｎａＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ
晶体管的ｆｔ与栅源过驱动电压的关系曲线的研究，表明ＮＭＯＳ器件的ｆｔ在高温条件下降为６２ＧＨｚ，这意味着工作于４０ＧＨｚ是困难的。
双生筷同时，一些重要的单元电路，如差分环形振荡器．除２电路等的工作频率和速度也受到限制。金属修复
２．无源器件。
上述ＣＭＯＳ技术的速度限制可以通过附加无源元件来解决，例如，螺旋电感、传输线和ＭＯＳ电抗管等。图ｌ的右上角表明当今的ＣＭＯＳ技术可以制作８层金属，这为新器件的开发提供良好的基础。 １）电感：由于对ＲＦ电路中的单片电感进行了广泛的研究．迄今已得到许多种具有适当尺寸和品质
因数Ｑ、高ｆｓｒ（自谐振频率）的电感。对通讯系统，三种型式的电感结构是常用的，即单端螺旋结构，在３０。４０ＧＨｚ频率范围的Ｑ值为５－６；差分螺旋结构。在１５～３０ＧＨｚ频率范围的Ｑ值为１０～１１（趋肤效应和衬底损耗是在这么高频率下的限制因素）；和多层螺旋结构。将几个电感垂直串连，可以得到大电感。以８层金属为例，可以实现高ｆｓｒ，大电感和，或高Ｑ。由于采用多层结构，还可以使电感尺寸大大减小。螺旋电感的并联和串联组合对提高Ｑ是有吸引力的。此外，最近还提出许多其它的结构，如８角形螺旋等，在此不一一赘述。
２）传输线：ＣＭＯＳ工艺现在可以提供用于ＩＩＩＶ族技术的微波和毫米波电路的常用的结构。特别是用许多金属层所提供的传输线，具有低损耗和小单位长度电容，这是两个基本特性。微带传输线结构由第１层金属接地平面和其上的第８层金属线组成。它们的特性能满足高速分布放大器和振荡器的要
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设计技术选器
求。另一种是ＣＭＯＳ共平面传输线。该结构比微带结构引入较大的衬底噪声。
３）ＭＯＳ电抗管：另一个重要的无源元件是ＭＯＳ电抗管。该元件是用ｎ一阱中的ｎＦＥＴ来实现，
具有单调的Ｃ～Ｖ特性。与ｐ－ｎ结相反，ＭＯＳ电抗管能承受正、负电压，因而使ＶＣＯ有很宽的调谐范围，尤其在低电源电压下。在４０一ＧＨｚ的ＬＣＣＭＯＳ压控振荡器上的测量结果表明．槽路的Ｑ值主要受限于电感的Ｑ值。而ＭＯＳ电抗管则对性能无影响。
发泄壶三．Ｃ１１０Ｓ射频集成电路的最新进展
１．压控振荡器（Ｖ００）
随着通讯技术的发展。频率和带宽不断提高。由此推动毫米波段（ＭＭＷ）ＩＶＣＯ设计的进步。在毫米波段．集成的ＶＣＯ主要是用ＩＩＩ—Ｖ族化合物器件或ＳｉＧｅＨＢＴ实现。近年来，深亚微米ＣＭＯＳ技术的振荡器进入了这个波段。
图１是一种频率为６３ＧＨｚ的毫米波段推挽交叉耦合ＣＭＯＳＶＣＯ［４］。利用新的推挽振荡的原理将振荡频率推向更高的频率，使其输出频率高于器件的最高频率ｆｍａｘ。在偏离１ＭＨｚ处的相位噪声为一８５ｄＢｃ／Ｈｚ。采用０．２５微米的１Ｐ５ＭＣＭＯＳ工艺制作，１层多晶做ＭＯＳ栅，５层铝做互联。其ｆＴ为３０ＧＨｚ，ｆｍａｘ在１．５Ｖ漏电压下为４４ＧＨｚ。 ＶＣＯ核心部分是交叉耦合ＬＣ一槽路，如图２所示。通过１／４波长线供电。电源电压也用作粗调谐电压以便展宽调谐的范围。交叉耦合ＬＣ一槽路ＶＣＯ振荡在其基频（ｆｏ）上，同时也产生二次
谐波（２ｆｏ），在输出端基波被消除。而通过阻隔电容输出６３ＧＨｚ到５０欧姆负载。为降低相位噪声，交叉耦合对中没有电流源。频率细调由节点Ｖｆｉｎｅ的电抗管偏压调节。ＮＭＯＳ电抗管的版图设计成多指结构以增强Ｑ值。设计中采用共平面波导（ｃＰｗ）和非对称共平面微带（ＡＣＰＳ）以降低衬底损耗，提高Ｑ值。为进一步降低金属层损耗，将铝层４，５并联构成ＣＰＷ和ＡＣＰＳ。
ＡＣＰＳ线被用作电感代替螺旋电感。ＶＣＯ输出频率范 万方数据
围是６２～６６．５ＧＨｚ，输出功率一４ｄＢｍ。在整个工作范围内，基波抑制比高于２５ｄＢ。
此外，也有用更细线条９０ｎｍ的高性能ＣＭＯＳ技术和优化的泵浦方法，实现了６０ＧＨｚ和１０
０ＧＨｚＶＣＯ［５］。
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一一图１．６３ＧＨｚＶＣＯ电路原理图
图２．６３ＧＨｚＶＣＯ的核心结构６３ＧＨｚＯｕｔｐｕｔ
３．５０Ｇｂ／ｓ２：１多路复用器（选择器）
数据多路复用器（ＭＵＸ）在高速数据通讯系统中是一个关键的单元。下面，介绍一个工作速度达５０Ｇｂ／ｓ。的全集成２：１多路复用器ＩＣ，已经用标准０．１３微米ＣＭＯＳ工艺实现［６】。
另外一个工作于５０Ｇｂ／ｓ数据率的２：１选择器，用９０纳米ＣＭＯＳ技术实现［７】，
１）０．１３微米ＣＭＯＳ多路复用器集成电路［６］
扩管机图３是多路复用器集成电路的方框图。该集成电路由一个主从触发器（ＭＳ—ＦＦ），一个主从主触发器（ＭＳＭ—ＦＤ和一个多路复用器级（ＭＵＸ２：１）组成。ＭＵＸ２：Ｉ级采用时钟和数据之间的选通。
图３．２：１多路复用器集成电路的方框图
图４是其工作原理图。其中数据通道中的所有晶体管尺寸都相同。等于时钟晶体管宽度的３，５。ＭＵＸ级采用７０欧姆多晶硅负载电阻。这是在高的电压摆幅和合适的输出匹配之间的一个折衷。尾电流设定为７ｍＡ。为提高多路复用器的工作带宽，采用电感并联峰化和串连峰化。输出网络起滤波作用，它由各种寄生电容，负载电阻，键合线电感和在片电感Ｌｐ和Ｌｓ组成。电感ｋ与输出串连，因此要求高的品质因子，而电感Ｌｐ的Ｑ因子则由负载电阻ＲＬ决定。为降低到衬底的寄生电容，只采用顶层金属制
图４．２：１多路复用器级（ＭＵＸ２：１）的原理图
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