2.4　八边形平面螺旋电感

本节主要对常用的八边形平面螺旋电感模型参数的确定方法进行讨论，结合解析方法和传统经验优化方法来获取模型参数，从解析式中得出的模型参数将被作为一个后续优化过程的初始假设，经过优化过程得出最终的模型参数，同时给出了片上螺旋电感值的缩放规则，该规则对于预测大尺寸片上电感数值是很有用的［11-13］。

电感的等效电路模型主要分为T模型和π模型，一个能够预测电感性能和评估工艺技术的模型是很有价值的。由于模型的精度还取决于模型参数的提取，因此一个能够准确提取模型参数的方法对于优化片上电感的器件性能是至关重要的。模型参数通常有直接提取方法和优化方法两种获取方式，但是优化方法需要大量的计算资源和适当的初始假设来取得准确的收敛解，此外，获得的模型参数很难具有物理意义；而解析方法则可以直接提取等效电路的模型参数，并且所提取的模型参数有对应的物理意义。然而，应注意的是，直接提取的模型参数相对于频率存在细微的波动，这就使确定模型参数的最优数值变得很困难，因此还需要进一步的优化。

通过使用当今主流硅制造工艺提供的多层金属互连就可以在硅基板上构建螺旋电感，最少需要两个金属层来构建基本的螺旋线圈，还需要一个用于将线圈的内部端子返回到外部的地下通道。最常见的实现方法是用顶层金属来构建电感的主要部分，并通过使用较低层的金属实现的交叉底线来提供与螺旋中心的连接。这种布局方式基于非常实际的考虑：一般来说，集成电路中顶层的金属通常最厚，因此其电阻损耗也是最小的。图2.15给出了多圈螺旋电感的俯视图，电感的侧向结构是由其主要物理尺寸定义的，如圈数、线宽、线厚度和内径（R）等。

图2.15　多圈螺旋电感的俯视图