CMOS射频集成电路设计综述.PDFVIP

CMOS 射频集成电路设计综述 陈志恒 东南大学 射频与光电集成电路研究所 摘要 本文以综述的方式简要介绍了CMOS 射频集成电路的发展背景 有源器件性能和无源器件的集成 问题 典型的CMOS 射频电路模块设计以及东南大学射频与光电集成电路研究所的相关研究工作 一 引 言 随着1958 年第一片集成电路芯片 IC 的诞生 微电子技术的发展一日千里 CMOS 工艺以其低价 低功耗 高集成度的特点成为微电子研究和开发的重点 并迅速占据了中大规模和超大规模数字集成电 路设计的主流 随着特征尺寸的不断缩小 CMOS 器件开始取代双极型器件而用于模拟集成电路设计 当工艺发展到亚微米和深亚微米时代 MOS 器件的速度已经达到高速和射频电路的要求 CMOS 射频 集成电路设计吸引了世界各地的研究开发人员 因为这样将有可能把射频前端和中频的模拟电路与基带 的大规模数字信号处理电路集成在一个芯片 从而实现人们梦寐以求的单片收发/接收机 近年来 从射 频单元电路到无线收发/接收整机 这方面的科研成果不断涌现 许多更已成为商业产品 本文将讨论CMOS 的器件特性 典型CMOS 射频集成电路的设计以及东南大学射频与光电集成电路研究所的相关研究工作 二 CMOS 有源器件 1 性能对比 CMOS 最大的优点在于其相对简单的工艺 相对低廉的成本以及用作数字电路时极低的功耗和极高 的集成度 因此 CMOS 工艺的发展和优化是以超大规模数字集成电路为主导 与其它工艺相比 它在 性能上并不占优势 以双极型硅 Si-Bipolar 为例 可作如下比较 表 1.CMOS 与双极型硅器件性能对比 Bipolar CMOS I I 跨导 gm C D V ( V )V / 2 T GS th 1 g m 或 mn 1 g m 或 mn 2 V 1(.5 V )V 截止频率 f T ( C2p )C 2p W 2 T 2p C 2p L2 GS th p m B GS r 1 2 1 (长沟道) 等效输入噪声电阻 b 2g m 3 g m 假设偏置电流为 1mA 一个双极型管的跨导可以达到40mS 而一个正常偏置的MOS 管只能提供这 个值的几分之一甚至更少 从频率特性看 由于双极型管的基区宽度 W 很早就达到了亚微米的量级 其 B f T 值很容易