射頻與毫米波積體電路
晶片上電感(on-chip inductor)
在矽晶上平躺繞成的金屬線圈,是射頻晶片離不開、卻又最難整合的被動元件。晶片頂層金屬繞幾圈成螺旋,就是一個平面電感,用來與電容在 VCO 諧振腔中共振、調諧放大器負載、製作低雜訊輸入匹配。不像繞線線圈,它攤在寶貴的晶片面積上,常是整個射頻方塊裡最大的單一結構。
它的罩門是品質因數(Q):螺旋金屬本身有電阻,更糟的是它的磁場會在底下導電的矽基板裡感應出浪費能量的渦電流。典型晶片螺旋電感的 Q 值只有 10–20——比起分立電感的數百,弱得可憐——而這有限的 Q 直接決定了 VCO 的相位雜訊能多乾淨、濾波器能多銳利。設計者用圖案化接地屏蔽、加厚頂層金屬反擊,在毫米波則改用傳輸線與慢波結構。
Q = ωL / R_series (higher Q = lower loss = sharper resonance)
正因為 Q 值太差,晶片上電感就是「類比/射頻方塊無法像數位邏輯那樣隨摩爾定律縮小」的原因——磁性元件不會跟著製程縮放。
又稱
另見