This work is devoted to some aspects of the development of planar elements of the microwave path, which are used in the design of low-noise LTE range amplifiers, namely inductors, for further employment as part of the NB-IoT transceiver. General theoretical calculations on the design of high-frequency inductors are given. By the example of a multilayer CMOS 90 nm inductor with a nominal value of 7 nH, we demonstrated the influence of the structure thickness obtained by replicating layers used to get the required skin layer thickness and to achieve the best quality factor in the LTE frequency range from 0.5 to 3.5 GHz by means of electromagnetic (EM) models. For a better understanding of the inductor operation, the models obtained as a result of the EM simulation for different values of the substrate conductivity are compared. The obtained data partially refute the need of increasing the maximum thickness of the inductors by a set of upper metals combined using multiple TSV arrays for silicon process stacks. Due to the increasing of the capacitive influence of the substrate on the lower metal layers of the inductor, the highest values of Q-factor and self-resonance frequencies are achieved by the structures with a minimum number of metal layers, despite the negative influence of the skin effect for low frequencies.

Статья посвящена некоторым аспектам разработки планарных элементов СВЧ-тракта, которые используются при проектировании малошумящих усилителей LTE диапазона, а именно катушкам индуктивности, для дальнейшего применения в составе приемопередатчика NB-IoT. Даны общие теоретические выкладки по проектированию высокочастотных катушек индуктивности. На примере многослойной КМОП 90 нм катушки номиналом 7 нГн, при помощи электромагнитных (ЭМ) моделей, продемонстрировано влияние толщины структуры, полученной при помощи реплицирования слоев, для набора требуемой толщины скин-слоя и достижения наилучших показателей добротности в частотном диапазоне LTE от 0,5 до 3,5 ГГц. Для наиболее полного представления о работе катушки проведено сравнение моделей, полученных в результате ЭМ симуляции для разных значений проводимости подложки. Полученные данные частично опровергают необходимость наращивания максимальных толщин интегральных катушек индуктивности путем набора верхних металлов, объединенных при помощи множественных массивов TSV, для стеков кремниевых процессов. Из-за увеличения емкостного влияния подложки по отношению к нижним слоям металлизации катушки индуктивности, наибольшие значения добротности и частот собственного резонанса достигаются на конструкциях с минимальным числом слоев металлизации вопреки негативному влиянию скин-эффекта для малых частот.

Информатика, телекоммуникации и управление = Computing, Telecommunications and Control. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2020-. — Электрон. журнал. — Периодичность: 4 раза в год. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Текст: электронный

Информатика, телекоммуникации и управление = Computing, Telecommunications and Control. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2020-. Vol. 14, № 1, 2021. — 1 файл (6,58 Мб). — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/j21-382.pdf>.