圆形螺旋电感在RFIC中的优势：性能提升与金属用量减少

本文档探讨了平面绕型对RFIC（无线电频率集成电路）螺旋电感电性能的影响，发表于2007年的西南交通大学学报。研究基于RF集成电路硅衬底螺旋电感（SIOS）的典型物理模型，使用了高级结构模拟器HFSS进行仿真计算。作者肖华清、熊祥正和廖成为了该领域的专家，他们对中空平面的四边形、八边形和圆形螺旋电感进行了细致的分析。 研究发现，在内半径相同的条件下，圆形螺旋电感在电性能上表现出显著的优势。其最大品质因数Q值相对于四边形和八边形分别提高了约0.90倍和0.80倍。这意味着圆形螺旋电感在信号传输的稳定性上具有更好的表现，能够更有效地抑制噪声和干扰。 在最大品质因数对应的频率点，圆形螺旋电感的端口反射系数相较于四边形和八边形分别减少了约32.5%和26.6%。这表示圆形设计在减少信号损失和提高信号完整性方面更加有效。此外，通过优化结构，圆形螺旋电感在金属材料的使用上也有所节省，其金属材料用量分别比四边形和八边形减少了约30%和20%。 当品质因数Q超过5时，圆形螺旋电感的工作带宽相较于四边形和八边形有了显著提升，分别增加了约60%和30%。这意味着在高Q值下，圆形设计能提供更宽的信号工作范围，对于需要宽频带应用的RFIC电路尤其重要。 总结来说，这项研究不仅验证了理论分析的结果，还展示了平面绕型设计在提高RFIC螺旋电感性能方面的实际优势，特别是在降低损耗、增强信号传输质量和扩大工作带宽方面。这对于优化微电子设备中的小型化和高效能无线通信技术具有重要意义。