[发明专利]用于集成电路的片上电感等效电路模型及参数提取方法

权利要求书

1.一种用于集成电路的片上电感等效电路模型，包括输入端、输出端、串联部分和衬底部分；所述串联部分与所述衬底部分并联在输入端与输出端之间；其特征在于：所述串联部分中包括趋肤寄生单元，所述趋肤寄生单元并联在串联部分中电阻的两端，所述趋肤寄生单元包括依次串联的趋肤寄生电容、趋肤寄生电阻和趋肤寄生电感。

2.根据权利要求1所述的用于集成电路的片上电感等效电路模型，其特征在于：所述衬底部分包括第一衬底纵向单元、第二衬底纵向单元和衬底横向单元，所述第一衬底纵向单元的两端分别与输入端和地线连接，所述第二衬底纵向单元的两端分别与输出端和地线连接，衬底横向单元设置在第一衬底纵向单元和第二衬底纵向单元之间。

3.根据权利要求2所述的用于集成电路的片上电感等效电路模型，其特征在于：所述第一衬底纵向单元包括第一介层电容、第一衬底电阻、第一衬底电容、第一衬底电感；第二衬底纵向单元包括第二介层电容、第二衬底电阻、第二衬底电容、第二衬底电感；衬底横向单元包括第一耦合电阻、耦合电感、第二耦合电阻、耦合电容；第一介层电容的一端与输入端连接，第一介层电容的另一端分别与第一衬底电阻的一端、第一衬底电容的一端和耦合电感的一端连接，第一衬底电阻和第一衬底电容的另一端均与第一衬底电感的一端连接，第一衬底电感的另一端接地；耦合电感的一端分别与第一耦合电阻和耦合电容的一端连接；耦合电感的一端的另一端与第二耦合电阻的一端连接；第一耦合电阻和耦合电容的另一端均与第二耦合电阻的另一端连接，第二耦合电阻的另一端分别与第二介层电容的一端、第二衬底电阻的一端和第二衬底电容的一端连接，第二介层电容的另一端与输出端连接，第二衬底电阻的另一端和第二衬底电容的另一端均与第二衬底电感的一端连接，第二衬底电感的另一端接地。

4.一种权利要求3所述的用于集成电路的片上电感等效电路模型的参数提取方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：确定场片上电感等效电路模型；并进行仿真；

步骤2：对片上电感进行测试，扫描一组频率，从而得到不同频率点上的输入端和输出端的射频散射参数，射频阻抗参数和射频导纳参数；

步骤3：通过特征函数f₁(ω)对ω²、特征函数f₂(ω)对ω²进行线性回归，根据公式R₁＝b₁、C₁＝b₂分别获得串联部分中第一电阻、第一电感、寄生电容的值；其中，R₁表示第一电阻的阻值，L₁表示第一电感的电感值，C₁表示寄生电容的电容值；k₁表示特征函数f₁(ω)线性拟合之后的斜率，b₁表示特征函数f₁(ω)线性拟合之后的截距；k₂表示特征函数f₂(ω)线性拟合之后的斜率，b₂表示特征函数f₂(ω)线性拟合之后的截距；Y₁₂(ω)表示第一衬底纵向单元的转移导纳参数，ω表示角频率；

步骤4：根据测量所得的射频导纳参数，结合趋肤寄生单元的电路结构及第一电阻R₁、第一电感L₁和寄生电容C₁的参数值，构造趋肤效应特征函数f₃(ω)和f₄(ω)；通过特征函数f₃(ω)对ω²、特征函数f₄(ω)对ω²进行线性回归，根据公式和获得趋肤寄生电阻R₂、趋肤寄生电容C₂和趋肤寄生电感L₂的参数值；其中，k₃表示特征函数f₃(ω)线性拟合之后的斜率，b₃表示特征函数f₃(ω)线性拟合之后的截距；k₄表示特征函数f₄(ω)线性拟合之后的斜率，b₄表示特征函数f₄(ω)线性拟合之后的截距；

步骤5：基于传统的9元件片上电感等效电路模型对衬底纵向单元中元件参数的提取方法，对衬底纵向单元衬底导纳参数进行迭代来求解每个衬底纵向单元中元件参数的值；

步骤6：根据已提取的参数值获得衬底部分耦合阻抗参数，再利用矢量拟合方法获得极点表达式，然后根据公式和获得衬底横向单元中第一耦合电阻R₅、耦合电感L₅、第二耦合电阻R₆、耦合电容C₇的值，其中，a₁、a₂、A₁、A₂为极点多项式的参数。

5.根据权利要求4所述的用于集成电路的片上电感等效电路模型的参数提取方法，其特征在于：所述步骤5中对每个衬底纵向单元中元件参数的提取方法包括以下步骤：

步骤51：根据每个衬底纵向单元的输入导纳参数与转移导纳参数的和获得衬底纵向单元衬底导纳参数的初始值；

步骤52：根据9元件片上电感等效电路模型的参数提取方法得到第n次迭代时，衬底纵向单元中衬底电阻、衬底电容和介层电容的值；在第一次的迭代时，带入步骤51中得到的初始值；

步骤53：根据公式计算第n次迭代时衬底部分的剩余阻抗参数其中，表示第n次迭代时衬底纵向单元衬底导纳参数的值，第n次迭代时介层电容的值，第n次迭代时衬底电阻的值，第n次迭代时衬底电容的值；

步骤54：根据步骤53得到的第n次迭代时衬底部分的剩余阻抗参数判断imag(Z_res)/ω的值是否在高频频段达到稳定，如果达到，进入步骤55；如果没有达到，进入步骤56；

步骤55：根据计算第n次迭代时衬底电感同时结束迭代过程；当前迭代的介层电容衬底电阻衬底电容和衬底电感的值即为衬底纵向单元中的每个元器件的参数值；

步骤56：根据公式更新第n+1次迭代的衬底纵向单元的衬底导纳参数然后重复步骤52～54。