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微电子学
微电子学

成福康

双月刊

1004-3365

wdzx@sisc.com.cn

023-62834360

400060

重庆市南坪花园路14号24所

微电子学/Journal MicroelectronicsCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是技术类期刊。传播、普及、推广 微电子科学技术知识，介绍国内微电子行业的最新研究成果和国外微电子业界的发展动态。有关微电子学基础理论，微电子器件与电路, 集成电路，半导体工艺和制造技术，集成电路封装技术，多芯片组件技术，集成电路可靠性技术，片上系统，集成系统等领域的研究论文、技术报告、综合评述、产品应用等内容。该刊被重点检索刊物、数据库、期刊网站所收录，是中国核心期刊之一。
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    一种5～20 GHz超宽带移相器

    罗山焱罗丹金雷莫彦祎...
    79-84页
    查看更多>>摘要：基于SMIC 40 nm CMOS工艺设计了一款工作频率覆盖5～20 GHz的超宽带6位移相器.该移相器采用矢量合成结构,核心电路包括输入巴伦、正交信号发生器、矢量合成器和数模转换电路.正交信号发生器采用三级多相滤波结构,拓展了带宽.采用低误差和电流阵列控制结构的矢量合成器,实现了高的移相精度.后仿真结果表明,该移相器输入和输出回波损耗分别小于8.85 dB和10.12 dB,RMS相位误差小于1.52°,RMS增益误差小于0.17 dB.在2.5 V电源电压下功耗为43.50 mW.芯片面积为1.06 mm×0.80 mm.

    超宽带高精度巴伦正交信号发生器矢量合成器

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    10.4～28 GHz的超宽带6位数字衰减器设计

    郝欧亚刘章发
    85-91页
    查看更多>>摘要：基于中芯国际40 nm CMOS工艺设计并实现了一种超宽带6位数字衰减器,其工作频率为10.4～28 GHz.该衰减器采用内嵌式开关型结构,6位衰减单元的设计采用T型、桥T型和π型三种拓扑结构.该6位衰减器可以实现0.5 dB的衰减步进,31.5 dB的动态衰减范围.采用大衰减量幅度补偿电路和高匹配特性的衰减位级联结构,衰减器在10.4～28 GHz的频段范围内具有平坦的64态衰减量,衰减器的整体前仿真插入损耗为1.73～2.08 dB,后仿真插入损耗为4.32～6.31 dB,64态的输入输出回波损耗均小于-10 dB.

    衰减器CMOS工艺超宽带内嵌式开关插入损耗

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    一种新型的Q值与L值可相互独立调谐的低噪声有源电感

    李楠星张万荣谢红云金冬月...
    92-97页
    查看更多>>摘要：提出了一种新型的品质因数(Q)与电感值(L)可相互独立调谐的低噪声有源电感.该电感主要由双回转器、调制支路、可调反馈电阻、跨导增强支路和噪声抑制单元构成.其中,双回转器是由第一回转回路和第二回转回路并联而成,获得了大电感值;调制支路不仅能减小等效并联电阻,提高Q值,还可实现对电感值的大范围调谐;可调反馈电阻不仅能增大Q值,还能实现对Q值的独立调节,也能补偿因调谐L值引起的Q值的变化;跨导增强支路和噪声抑制单元分别降低了第一回转回路和第二回转回路的噪声,从而降低有源电感的整体噪声.最终,通过上述电路模块的紧密配合及所配置的三个外部调控端电压的深度协作,实现了 Q值与L值可相互独立调谐以及低噪声的优异特性.仿真结果表明,该有源电感在3.8 GHz频率下,Q峰值可从674调节到5 083,调谐率为153.2％,而L值变化率仅为0.3％;在3.65 GHz下,L值可由6.1 nH调节到15.5 nH,调谐率高达87％,而与之对应的Q值的变化率仅为3.7％;在2～6 GHz范围内,有源电感的最大和最小输入噪声分别为5.29 nV/√Hz和1.75 nV/√Hz.

    有源电感高Q值独立调节低噪声

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    一种Q-频率特性增强的低噪声压控有源电感

    宋金达张万荣谢红云金冬月...
    98-103页
    查看更多>>摘要：提出了一种Q-频率特性增强的低噪声压控有源电感(VCAI),电路主要由双反馈回路、前馈支路及两个电流镜共四个模块构成.其中,双反馈回路一方面用于构成回转器以实现电感特性,另一方面用于产生负阻以提高Q值,并为其配置两个调控端以实现对Q值和电感值的调节;而两个电流镜也配置了两个外部调控端,用来改变电路直流偏置以进一步对Q值和电感值进行调节;前馈支路与回转器的正跨导器相连,以改善VCAI的噪声.最终,通过四个模块相互配合以及四个调控端的协同调控,使得VCAI的Q-频率特性得到增强,即不但在同一频率下Q峰值可以相对于电感值独立调节,而且在不同频率下Q峰值可以基本保持不变,还具有低的噪声.验证结果表明,在3 GHz频率下,Q峰值可从135大范围调节到1 132,而电感值仅从43.50 nH到43.89 nH范围内微弱变化;在2 GHz、3.4 GHz和5 GHz不同频率下,Q峰值分别为682、659和635,变化率仅为6.8％;在1 GHz 下,VCAI的输入参考噪声电压为3.2nV/v/Hz,相比于未加入前馈支路的 9.2 nV/√Hz降低了 6 nV/√Hz.

    有源电感独立调节低噪声

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    基于Sepic和Flyback混合拓扑的辅助电源设计

    崔庆林李永
    104-109页
    查看更多>>摘要：分析了 Sepic和Flyback拓扑结构,根据DC/DC模块电源对辅助电源的需求,提出了Sepic和Flyback混合拓扑的辅助电源,能够输出多路不同幅值电压,并且可以实现各路输出电压之间的隔离.利用状态空间平均法建立了 Sepic拓扑的小信号模型,设计了电压和电流双环控制的补偿器,并用Matlab仿真软件进行了分析.该辅助电源应用于一款非隔离的宽范围输入且输出可调的DC/DC模块电源,实现了三路互相隔离的12 V输出电压,一路非隔离的6 V输出电压,输出电压波形稳定,能够满足隔离悬浮供电,也能满足不同芯片对电压范围的要求.

    SepicFlyback辅助电源混合拓扑宽范围输入多路输出

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    U型高K介质膜槽栅垂直场板LDMOS

    钱图代红丽周春行陈威宇...
    110-115页
    查看更多>>摘要：近年来,随着汽车电子和电源驱动的发展,集成度较高的LDMOS作为热门功率器件受到了关注,如何提高其击穿电压与降低其比导通电阻成为提高器件性能的关键.基于SOI LDMOS技术,文章提出了在被4μm的高K介质膜包围的SiO2沟槽中引入垂直场板的新型结构.与传统沟槽LDMOS相比,垂直场板和高K介质膜充分地将电势线引导至沟槽中,提高了击穿电压.此外垂直场板与高K介质和漂移区形成的MIS金属-绝缘层-半导体电容结构能增加漂移区表面的电荷量,降低比导通电阻.通过二维仿真软件,在7.5 μm深的沟槽中引入宽0.3 μm、深6.8μm的垂直场板,实现了具有300 V的击穿电压和4.26 mΩ·cm2的比导通电阻,以及21.14 MW·cm-2的Baliga品质因数的LDMOS器件.

    LDMOS高K介质垂直场板击穿电压比导通电阻

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    具有低EMI和低开启损耗的浮空P区IGBT研究

    肖蝶冯全源李嘉楠
    116-121页
    查看更多>>摘要：为了优化浮空P区IGBT结构的电磁干扰噪声(EMI)与开启损耗(Eon)的折中关系,提出一种假栅沟槽连接多晶硅阻挡层的浮空P区IGBT结构.新结构在浮空P区内引入对称的两个假栅沟槽,并通过多晶硅层连接.假栅沟槽将浮空P区分为三部分,减少了栅极沟槽附近的空穴积累,降低了栅极的固有位移电流.二维结构仿真表明,在小电流开启时,该结构与传统结构相比,栅极沟槽空穴电流密度减小90％,明显降低了集电极电流(ICE)过冲峰值和栅极电压(VGE)过冲峰值,提高了栅极电阻对dICE/dt和dVKA/dt的控制能力.在相同的开启损耗下,新结构的dICE/dt、dVCE/dt 和 dVKA/dt 最大值分别降低 32.22％、38.41％和 12.92％,降低了器件的 EMI 噪声,并改善了器件EMI噪声与开启损耗的折中关系.

    浮空P区电磁干扰噪声开启损耗小电流固有位移电流

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    一种沟槽-场限环复合终端结构的设计

    高兰艳冯全源李嘉楠
    122-126页
    查看更多>>摘要：为了改善硅功率器件击穿电压性能以及改善IGBT电流的流动方向,提出了一种沟槽-场限环复合终端结构.分别在主结处引入浮空多晶硅沟槽,在场限环的左侧引入带介质的沟槽,沟槽右侧与场限环左侧横向扩展界面刚好交接.结果表明,这一结构改善了 IGBT主结电流丝分布,将一部分电流路径改为纵向流动,改变了碰撞电离路径,在提高主结电势的同时也提高器件终端结构的可靠性;带介质槽的场限环结构进一步缩短了终端长度,其横纵耗尽比为3.79,较传统设计的场限环结构横纵耗尽比减少了 1.48％,硅片利用率提高,进而减小芯片面积,节约制造成本.此方法在场限环终端设计中非常有效.

    绝缘栅双极型晶体管(IGBT)复合终端场限环沟槽设计功率器件

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    一种基于局部间断Galerkin方法的IC互连线电容提取策略

    朱洪强邵如梦赵郑豪杨航...
    127-133页
    查看更多>>摘要：求解椭圆方程的局部间断Galerkin(LDG)方法具有精度高、并行效率高的优点,且能适用于各种网格.文章提出采用LDG方法来求解IC版图中电势分布函数满足的Laplace方程,从而给出了一个提取互连线电容的新方法.该问题的求解区域需要在矩形区域内部去掉数量不等的导体区域,在这种特殊的计算区域上,通过数值测试验证了 LDG方法能达到理论的收敛阶.随着芯片制造工艺的发展,导体尺寸和间距也越来越小,给数值模拟带来新的问题.文章采用倍增网格剖分方法,大幅减小了计算单元数.对包含不同数量和形状导体的七个电路版图,用新方法提取互连线电容,得到的结果与商业工具给出的结果非常接近,表明了新方法的有效性.

    局部间断Galerkin方法寄生参数提取互连线电容集成电路工艺

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    GaAs基高性能MEMS微波功率检测芯片

    朱越王德波
    134-140页
    查看更多>>摘要：为了提高电容式MEMS微波功率检测芯片的性能,设计了一种GaAs基高性能MEMS微波功率传感芯片.通过建立双导固支梁电容模型,分析了传感芯片的传输特性、过载功率与灵敏度特性.在双导固支梁电容模型中提出了平行极板的两个等效条件;同时提出了一种新的梁宽等效方式,解决了双梁结构等效梁宽的失配问题,减小了模型的相对误差.双导固支梁电容模型很好地解释了导向梁的厚长比与初始高度对传感器过载功率和灵敏度的影响.测试结果表明,双导固支梁MEMS微波功率传感芯片在200 mW输入功率内的灵敏度为14.3 fF/W,而灵敏度的理论值为13.5 fF/W,两者的相对误差仅5.6％.因此,该理论模型对固支梁MEMS微波功率传感芯片的设计具有一定的借鉴意义.

    MEMS功率检测芯片固支梁双梁等效梁宽

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