Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC (대한전자공학회논문지TC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Scalable Inductor Modeling for $0.13{\mu}m$ RF CMOS Technology

$0.13{\mu}m$ RF CMOS 공정용 스케일러블 인덕터 모델링

  • Kim, Seong-Kyun (School of Information and Communication Engineering, Sungkyunkwan University) ;
  • Ahn, Sung-Joon (School of Information and Communication Engineering, Sungkyunkwan University) ;
  • Kim, Byung-Sung (School of Information and Communication Engineering, Sungkyunkwan University)
  • 김성균 (성균관대학교 정보통신공학부) ;
  • 안성준 (성균관대학교 정보통신공학부) ;
  • 김병성 (성균관대학교 정보통신공학부)
  • Published : 2009.01.25
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Abstract

This paper presents scalable modeling of spiral inductors for RFIC design based on $0.13{\mu}m$ RF CMOS process. For scalable modeling, several inductor patterns are designed and fabricated with variations of width, number of turns and inner radius. Feeding structures are optimized for accurate de-embedding of pad effects. After measuring the S parameters of the fabricated patterns, double-$\pi$ equivalent circuit parameters are extracted for each device and their geometrical dependences are modeled as scalable functions. The inductor library provides two types of models including standard and symmetric inductors. Standard and symmetric inductors have the range of $0.12{\sim}10.7nH$ and $0.08{\sim}13.6nH$ respectively. The models are valid up to 30GHz or self-resonance frequency. Through this research, a scalable inductor library with an error rate below 10% is developed for $0.13{\mu}m$ RF CMOS process.

본 논문에서는 RF 집적회로 설계를 위한 $0.13{\mu}m$ RF CMOS용 인덕터 라이브러리를 개발하였다. 스케일러블 모델링을 위해 선폭, 회전수, 내경을 조절하여 다수의 인덕터 패턴을 제작하고, 정확한 패드 효과 보상을 위해 급전 구조를 최적화하였다. 제작된 패턴의 S-파라미터 측정 데이터를 이용하여 각 소자별로 이중-$\pi$ 등가회로 소자값을 추출한 뒤 이 값들을 인덕터의 물리적 설계 변수의 함수로 표현하는 스케일러블 모델링을 수행하였다. 개발된 라이브러리는 표준(standard) 구조와 대칭(symmetric) 구조를 가지는 두 종류의 스케일러블 인덕터 모델을 제공하며, 모델 유효 주파수는 30GHz 또는 자기공진주파수까지이다. 표준구조 인덕터의 경우 $0.12{\sim}10.7nH$의 인덕턴스를, 대칭구조 인덕터의 경우는 $0.08{\sim}13.6nH$의 인덕턴스를 갖는다. 본 연구를 통해 최종적으로 10%이하의 오차를 가지는 RF CMOS용 인덕터 라이브러리를 완성하였다.

Keywords

References

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