具有高效功率组合器的低功率集成电路的制作方法

本公开的实施例总体上涉及集成电路，并且更具体地涉及具有高效功率组合器的低功率集成电路。

背景技术：

1、低功率集成电路是一种在低功率和低操作电压下操作的集成电路(也称为芯片)。如本领域中已知的，当需要并入大量器件(称为超大规模集成)、减小尺寸和/或以非常高的频率操作集成电路时，集成电路使用如45nm和28nm等纳米技术来构建。在低功率集成电路中，如晶体管、放大器等器件(通常为cmos器件)在低电压电平下操作以避免电压限制的可靠性故障。

2、在诸如雷达系统、通信系统等多种应用中，低电压集成电路可能需要生成高功率信号。例如，当低电压集成电路合并/驱动天线以传输信号时，可能需要生成尽可能高的输出电压以满足链路预算(如通信系统领域中已知的)。在这种情况下，多个低功率放大器输出被组合以实现期望的高功率信号以馈送天线。功率组合器组合低功率放大器的输出以生成高功率信号。采用了若干已知技术来组合功率和/或实现功率组合器。

3、在一种常规的功率组合器技术中，多个功率放大器被配置为驱动以波长/2间隔的延迟线。这种技术在steve c.cripps的出版号为978-1-59693-018-6的名为“rf poweramplifiers for wireless communications”的书中有更全面的描述。由于波长/2路由要求增加了芯片上的面积和路由损耗，这样的技术受到影响。

4、另一种常规的功率组合器技术在美国专利us 6,816,012 b2中有更全面的描述。其中，相邻放大器件的反相驱动器件的差分端接是组合器工作的必要条件。这可以对输入或输出实现，但不能对这两者都实现，因为这可以从结构中标识出来。在存在任何输出失配的情况下，这可能会增加信号损耗。

5、另一常规技术在peter haldi等人于2008年6月发表于ieee journal of solid-state circuits 43(5):1054-1063的题为“a 5.8ghz 1vlinear power amplifier usinga novel on-chip transformer power combiner in standard 90nm cmos”的文章中有更全面的描述。该文献通过引用并入本文。这种技术的局限性在于，次级线圈的损耗加倍，因为与初级线圈相比，次级线圈的长度增加了两倍，以实现相邻对的去耦和阻抗变换。

6、另一常规技术在美国专利us 6,816,012 b2中有更全面的描述。其中，次级环路的损耗并没有被消除。这增加了附加损耗，而没有如上述现有技术中那样在有利方向上的耦合的益处。

7、因此，需要一种面积高效且低损耗的功率组合功率放大器集成电路，以在毫米波频率(如80ghz)下提供高输出功率，同时使用至少克服上述常规技术的一些缺点的较低纳米cmos技术节点。

技术实现思路

1、根据一个方面，一种在集成电路中组合多个功率的方法包括在对应的多个初级线圈上接收多个功率，其中多个初级线圈中的每个初级线圈包括耦合部分和非耦合部分；仅通过耦合部分将多个功率耦合到次级线圈，其中多个初级线圈中的每个初级线圈的耦合部分电感耦合到次级线圈；以及使多个初级线圈中的初级线圈的非耦合部分中的功率抵消。

2、根据另一方面，将多个初级线圈中的一个初级线圈的非耦合部分与多个初级线圈中的另一初级线圈的非耦合部分导通地重叠，使得一个初级线圈的非耦合部分中的电流与另一初级线圈中的电流相反。对应的多个初级线圈的多个耦合部分耦合到次级线圈的多个部分，次级线圈的多个部分不重叠。此外，次级线圈可以完全耦合到多个初级线圈中的一个或多个初级线圈。

3、根据另一方面，一种形成在集成电路上的功率组合器包括被形成为环路的次级线圈，次级线圈具有第一部分和第二部分；具有第一耦合部分和第一非耦合部分的第一初级线圈，第一初级线圈接收第一信号功率，第一耦合部分与第一初级部分对准以将第一信号功率电感耦合到第一初级部分；以及具有第二耦合部分和第二非耦合部分的第二初级线圈，第二初级线圈接收第二信号功率，第二耦合部分与第二初级部分对准以将第二信号功率电感耦合到第二初级部分，其中第一非耦合部分和第二非耦合部分导通地重叠，使得通过重叠的第一非耦合部分和第二非耦合部分的电流为零。

4、根据另一方面，环路基本上是圆形的，其中第一初级部分和第二初级部分是环路的两个半圆的圆周。其中，第一初级线圈和第二初级线圈是导体环路，导体环路被形成为使得第一非耦合部分和第二非耦合部分沿着将所述环路划分为两个半圆的中心线重叠。

5、以下将参考图表对若干方面进行描述。应当理解，提出了很多具体细节、关系和方法以提供对本公开的充分理解。然而，相关领域的技术人员将容易地认识到，本公开可以在没有一个或多个特定细节的情况下实践，或者使用其他方法等实践。在其他情况下，为了避免混淆本公开的特征，已知的结构或操作没有详细示出。

技术特征：

1.一种在集成电路中组合多个功率的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述多个初级线圈中的一个初级线圈的所述非耦合部分与所述多个初级线圈中的另一初级线圈的所述非耦合部分导通地重叠，使得一个初级线圈的所述非耦合部分中的电流与另一初级线圈中的电流相反。

3.根据权利要求2所述的方法，其中对应的所述多个初级线圈的多个耦合部分耦合到所述次级线圈的多个部分，所述次级线圈的所述多个部分不重叠。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述次级线圈完全耦合到所述多个初级线圈中的一个或多个初级线圈。

5.一种在集成电路上形成的功率组合器，包括：

6.根据权利要求5所述的功率组合器，其中所述环路基本上是圆形的，其中所述第一初级部分和所述第二初级部分是所述环路的两个半圆的圆周。

7.根据权利要求6所述的功率组合器，其中所述第一初级线圈和所述第二初级线圈是导体环路，所述导体环路被形成为使得所述第一非耦合部分和所述第二非耦合部分沿着将所述环路划分为两个半圆的中心线重叠。

8.一种方法、系统和装置，提供如本说明书的段落中所述的一个或多个特征。

技术总结
本公开涉及具有高效功率组合器的低功率集成电路。根据一个方面，一种在集成电路中组合多个功率的方法包括在对应的多个初级线圈上接收多个功率，其中多个初级线圈中的每个初级线圈包括耦合部分和非耦合部分；仅通过耦合部分将多个功率耦合到次级线圈，其中多个初级线圈中的每个初级线圈的耦合部分电感耦合到次级线圈；以及使多个初级线圈中的初级线圈的非耦合部分中的功率抵消。

技术研发人员：G·拉简德兰,A·P·乔施
受保护的技术使用者：无晶圆半导体私人有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5