可重构片上集成变压器及其信号线电感值的调节方法技术

本发明专利技术公开了一种可重构片上集成变压器及其调节方法，包括两个由顶层金属构成的半圈螺旋型原边和副边电感、位于所述的原边和副边电感下方的由底层金属构成的六条金属条分别构成原边和副边金属条组件、对称分布于所述的底层金属条组件外侧的由底层金属构成的两块接地板、对称分布于所述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原边和副边金属条组件通过四个CMOS开关连接成两个半圈螺旋形金属条，并通过八个CMOS开关连接到所述接地板。本发明专利技术通过改变加载在所述CMOS开关上的直流电压改变所述CMOS开关的通断状态，进而改变所述底层金属条与所述接地板的连接状态，从而改变所述电感的电感值。

【技术实现步骤摘要】
可重构片上集成变压器及其信号线电感值的调节方法
本专利技术属于集成电路
，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。
技术介绍
近年来，随着无线通信技术快速发展，片上集成变压器越来越多地应用于各种射频集成电路设计中，片上变压器作为匹配网络、功率合成器和片上巴伦等电路的重要组成部分已成为研究热点。随着CMOS工艺尺寸的减小，毫米波片上集成变压器的机理变得更为复杂，同时片上集成变压器占据着射频集成电路版图的大部分面积，严重影响着整个系统的性能，如果能通过重新构置片上集成变压器的结构来改变片上集成变压器原边和副边电感的电感值，从而可以调节片上集成变压器的性能，无疑是个很好的调节方法。因此，本专利技术人提出本申请的技术改进方案。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种可重构片上集成变压器，使其在应用于射频集成电路中的在流片后，能通过重新构置片上集成变压器的结构来调整电感值，从而具有更优的使用价值。本专利技术的第二个目的是提供一种基于上述结构的可重构片上集成变压器的信号线电感值的调节方法。为实现本专利技术的第一个目的，本专利技术的技术方案是包括有由上至下分布设置的多层金属层，其中位于最上层的金属层为顶层金属层，位于最下层的金属层为底层金属层，其特征在于：顶层金属层上设置有两条信号线，该两条信号线均为由顶层金属层上的部分顶层金属构成的半圈原边和副边电感；底层金属层上设置有分别正对应于所述两条信号线的正下方位置的原边底层金属条组件和副边底层金属条组件，原边底层金属条组件和副边底层金属条组件均包括有由底层金属构成的左侧底层金属条、中间底层金属条和右侧底层金属条；底层金属层上还设置有分别对应于原边底层金属条组件和副边底层金属条组件的外侧并由底层金属构成的原边接地板和副边接地板，原边接地板和副边接地板相互对称设置；可重构片上集成变压器的四角位置设置有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，且每两块金属侧墙分别对称连接于所述的原边接地板或副边接地板左右两侧；所述的原边底层金属条组件中的左侧底层金属条、中间底层金属条和右侧底层金属条之间依次通过CMOS开关连接，所述的副边底层金属条组件中的左侧底层金属条、中间底层金属条和右侧底层金属条之间依次通过CMOS开关连接；原边底层金属条组件中的左侧底层金属条的左右两端与原边接地板的对应位置分别通过一个CMOS开关连接，原边底层金属条组件中的中间底层金属条的右端与原边接地板的对应位置通过一个CMOS开关连接，原边底层金属条组件中的右侧底层金属条的右端与原边接地板的对应位置通过一个CMOS开关连接；副边底层金属条组件中的左侧底层金属条的左右两端与副边接地板的对应位置分别通过一个CMOS开关连接，副边底层金属条组件中的中间底层金属条的右端与副边接地板的对应位置通过一个CMOS开关连接，副边底层金属条组件中的右侧底层金属条的右端与副边接地板的对应位置通过一个CMOS开关连接。进一步设置是所述的原边和副边电感为半圈螺旋形电感。进一步设置是所述的金属层有六层，相邻两层金属层的过孔由上至下共有5层。本专利技术的第二个专利技术目的是提供了一种基于CMOS开关调节如所述的片上集成变压器的信号线电感值的方法，通过控制所述CMOS开关控制极的外接电压来控制CMOS开关的两个接线极的通断状态，进而改变原边底层金属条组件和副边底层金属条组件中的各底层金属条和原边接地板和/或副边接地板之间的通断状态，进而改变两条信号线的电感值。CMOS开关的结构是通过改变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之间的连接和断开或与接地板的连接和断开。本专利技术的优点在于：本专利技术提供一种包含片上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，并且电感值是连续等间距的多种变化。由此，在将片上集成变压器应用于射频集成电路中，在流片后，仍能非常方便地通过重新构置片上集成变压器的结构来调整电感值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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专利技术的范畴。图1为本专利技术实施例的金属层和过孔的横截面示意图；图2为本专利技术实施例包含CMOS开关的片上集成变压器的俯视图；图3为本专利技术实施例包含CMOS开关的片上集成变压器的底层金属层的俯视图；图4为本专利技术实施例包含CMOS开关的片上集成变压器的立体图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。本专利技术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专利技术，而非对本专利技术保护范围的限制。本专利技术实施例中，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对应底层金属层。相邻两层金属层之间由金属过孔连接起来，由上至下共有5层过孔，即图1中的e、d、c、b、a；各金属层及过孔的厚度依据不同的CMOS工艺而不同；本专利技术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14和20为由最顶层金属构成的两条信号线，如图所示，其分别为半圈螺旋型原边和副边电感。如图3所示，本实施例的接地板，包括有原边底层金属块9和副边底层金属块30构成，对称分布于两条信号线的两侧，本实施例中，与权利要求书相对应，原边底层金属块9也称为原边接地板，副边底层金属块30也称为副边接地板。如图3所示，本实施例的多层金属条7、8、31、32为金属侧墙，由顶层金属到底层金属通过层与层之间的过孔连接起来，对称连接在原边底层金属块9和副边底层金属块30的两侧。如图3所示，原边底层金属条组件包括有左侧底层金属条15、中间底层金属条17和右侧底层金属条19，副边底层金属条组件包括有左侧底层金属条22、中间底层金属条24和右侧底层金属条26，原边底层金属条组件和副边底层金属条组件分别位于两条信号线14、20的正下方。如图2以及图3所示，原边底层金属条组件中的左侧底层金属条15通过两端的CMOS开关10、11与原边底层金属块9连接，原边底层金属条组件中的中间底层金属条17通过两端CMOS开关16、18与原边底层金属条组件中的左侧底层金属条15、右侧底层金属条19分别连接，通过右上CMOS开关12与原边底层金属条9连接，右侧底层金属条19通过右侧CMOS开关13与原边底层金属块9连接；副边底层金属条组件中的左侧底层金属条22通过两端的CMOS开关21、28与副边底层金属块30连接，中间底层金属条24通过左右两侧CMOS开关23、25与左侧底层金属条22、右侧底层金属条26分别连接，通过右下CMOS开关29与副边底层金属条30连接，右侧底层金属条26通过右上CMOS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可重构片上集成变压器，包括有由上至下分布设置的多层金属层，其中位于最上层的金属层为顶层金属层，位于最下层的金属层为底层金属层，其特征在于：顶层金属层上设置有两条信号线，该两条信号线均为由顶层金属层上的部分顶层金属构成的原边和副边电感；底层金属层上设置有分别正对应于所述两条信号线的正下方位置的原边底层金属条组件和副边底层金属条组件，原边底层金属条组件和副边底层金属条组件均包括有由底层金属构成的左侧底层金属条、中间底层金属条和右侧底层金属条；底层金属层上还设置有分别对应于原边底层金属条组件和副边底层金属条组件的外侧并由底层金属构成的原边接地板和副边接地板，原边接地板和副边接地板相互对称设置；可重构片上集成变压器的四角位置设置有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，且每两块金属侧墙分别对称连接于所述的原边接地板或副边接地板左右两侧；所述的原边底层金属条组件中的左侧底层金属条、中间底层金属条和右侧底层金属条之间依次通过CMOS开关连接，所述的副边底层金属条组件中的左侧底层金属条、中间底层金属条和右侧底层金属条之间依次通过CMOS开关连接；原边底层金属条组件中的左侧底层金属条的左右两端与原边接地板的对应位置分别通过一个CMOS开关连接，原边底层金属条组件中的中间底层金属条的右端与原边接地板的对应位置通过一个CMOS开关连接，原边底层金属条组件中的右侧底层金属条的右端与原边接地板的对应位置通过一个CMOS开关连接；副边底层金属条组件中的左侧底层金属条的左右两端与副边接地板的对应位置分别通过一个CMOS开关连接，副边底层金属条组件中的中间底层金属条的右端与副边接地板的对应位置通过一个CMOS开关连接，副边底层金属条组件中的右侧底层金属条的右端与副边接地板的对应位置通过一个CMOS开关连接。...

【技术特征摘要】
1.一种可重构片上集成变压器，包括有由上至下分布设置的多层金属层，其中位于最上层的金属层为顶层金属层，位于最下层的金属层为底层金属层，其特征在于：顶层金属层上设置有两条信号线，该两条信号线均为由顶层金属层上的部分顶层金属构成的原边和副边电感；底层金属层上设置有分别正对应于所述两条信号线的正下方位置的原边底层金属条组件和副边底层金属条组件，原边底层金属条组件和副边底层金属条组件均包括有由底层金属构成的左侧底层金属条、中间底层金属条和右侧底层金属条；底层金属层上还设置有分别对应于原边底层金属条组件和副边底层金属条组件的外侧并由底层金属构成的原边接地板和副边接地板，原边接地板和副边接地板相互对称设置；可重构片上集成变压器的四角位置设置有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，且每两块金属侧墙分别对称连接于所述的原边接地板或副边接地板左右两侧；所述的原边底层金属条组件中的左侧底层金属条、中间底层金属条和右侧底层金属条之间依次通过CMOS开关连接，所述的副边底层金属条组件中的左侧底层金属条、中间底层金属条和右侧底层金属条之间依次通过CMOS开关连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘桂，吴文英，陈博，李理敏，施一剑，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33