一种可重构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技术领域，具体涉及一种片上集成变压器，特别是指可重构片上集成变压器及其调节方法。

背景技术：

片上集成变压器作为射频集成电路中一种重要的器件，被广泛应用于实现匹配网络、功率合成、交流耦合等功能。

目前对于片上集成变压器的研究主要集中在两方面，一是建立片上变压器的模型；二是关于片上变压器的设计与优化。建模的主要目的是为了更加快速、精确、灵活地对片上变压器进行仿真。设计与优化的主要目的是在一定的工作频率范围内使其品质因数值最大化，进而提高整体电路性能。

通常硅基片上变压器在芯片中占据的面积较大，且对集成电路的性能有重要的影响。如果射频集成电路在流片后，能通过重新构置片上集成变压器的结构来调整电感值，无疑是一个调整、优化电路性能的极佳手段。因此，本发明人提出

本技术：
的技术改进方案。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种可重构片上集成变压器及其调节方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括有：

两条信号线，该两条信号线均为由顶层金属构成的半圈螺旋型电感；两个由底层金属构成的半圈螺旋型金属条；对称分布于所述的半圈螺旋型金属条外侧的由底层金属构成的接地板；由顶层金属到底层金属通过过孔连接而成的四块金属侧墙，所述的四块金属侧墙对称连接于所述的两块接地板的两侧；所述的两个底层金属构成的半圈螺旋型金属条位于所述的两个顶层金属构成的半圈螺旋型电感的正下方。

所述的接地板的第一底层金属块和第一底层金属条之间设置有至少一个cmos开关，第二底层金属块和第二底层金属条之间设置有至少一个cmos开关，通过控制cmos开关的通断实现第一底层金属条与第一底层金属块的通断状态或第二底层金属条与第二底层金属块的通断状态，进而改变两条信号线的电感值。

应当理解，本发明实施例的接地板的形状可以采用矩形或锯齿形等形状，电感的形状或样式并不限制于此。

采用cmos开关连接的结构，通过改变cmos开关的（栅极）控制电压，实现开关（漏极和源极）的打开或闭合，从而实现所述信号线下方的底层金属条连接到接地板或从接地板断开。

半圈螺旋型金属条包括有第一底层半圈螺旋型金属条和第二底层半圈螺旋型金属条，接地板包括有第一接地板和第二接地板，所述的第一底层半圈螺旋型金属条和第一接地板的左右两侧之间各连接有一个cmos开关，所述的第二底层半圈螺旋型金属条和第二接地板的左右两侧之间各连接有一个cmos开关。

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所在层的下方对应接地板所在层的位置有底层金属条，底层金属条和接地板上连接有至少一个cmos开关，通过控制cmos开关控制极的外接电压以控制cmos开关的两个接线极的通断状态，进而改变底层金属条和接地板之间的通断状态，进而调节电感值。

本发明提供一种包含片上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变压器的电感值，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对应金属层五，4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层过孔，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，信号线12和14为由最顶层金属构成的两条信号线，如图所示，其为半圈螺旋型电感。

如图2所示，本实施例的接地板，包括有第一底层金属块9和第二底层金属块18构成，对称分布于两条信号线的两侧。

如图3所示，本实施例的多层金属条7、8、19、20为金属侧墙，由顶层金属到最底层金属通过层与层之间的过孔连接起来，对称连接在第一底层金属块9和第二底层金属块18的两侧。

如图3所示，第一底层金属条13和第二底层金属条15分别位于两条信号线12、14的正下方。

如图2以及图3所示，第一底层金属条13通过两端的cmos开关10、11与第一底层金属块9连接，第二底层金属条15通过两端的cmos开关16、17与第二底层金属块18连接，通过控制加载在所述的cmos开关10、11、16与17上的直流电压以改变开关状态，从而改变第一底层金属条13与第一底层金属块9、第二底层金属条15与第二底层金属块18的连接状态。

图2以及图3中每一个开关符号代表一个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。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。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种可重构片上集成变压器及其调节方法，包括两条由顶层金属构成的半圈螺旋型电感、两条分别分布于所述的半圈螺旋型电感下方的由底层金属构成的半圈螺旋型金属条、对称分布于所述的半圈螺旋型结构外侧的两块由底层金属构成的接地板、对称分布于所述的接地板外侧的由顶层金属至底层金属通过过孔连接组成的电磁侧墙，所述的分布于信号线下方的两条底层金属结构通过四个CMOS开关连接到所述的接地板。本发明通过上述结构，通过改变加载在所述CMOS开关上的直流电压改变所述的四个CMOS开关的通断状态，进而改变所述的底层半圈螺旋型金属条与所述的接地板的连接状态，从而改变所述的半圈螺旋型电感的电感值。

技术研发人员：刘桂;白晶;金才垄;施一剑
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：2018.05.15