[发明专利]用于毫米波半导体装置的本地振荡器分配

说明书

本发明涉及用于毫米波半导体装置的本地振荡器分配，其中，本文中揭示一种CMOS增益元件。本文中还揭示包括该CMOS增益元件的分配器，以及包括该分配器及该CMOS增益元件的本地振荡器分配电路。相对现有技术装置，包括该本地振荡器分配电路的半导体装置可具有较小的足印(footprint)以及减小的功耗。

技术领域

本申请通常涉及复杂半导体装置，尤其涉及毫米波本地振荡器信号的分配、CMOS增益元件，以及包括该元件的半导体装置。

背景技术

为努力保持摩尔定律作为自我实现的预言，近年来半导体行业试图缩小半导体装置的尺寸。另外，为努力降低半导体装置的操作费用，近年来半导体行业试图减小半导体装置的能耗。对于操作于毫米波(mm-wave)范围内的半导体装置尤其关注此问题。

涉及毫米波应用的半导体装置包括基于在约30千兆赫兹(GHz)至约300GHz的范围内的无线电波段频率的电磁波谱操作的装置。该毫米波无线电波具有在1毫米(mm)至约10mm的范围内的波长，其对应30GHz至约300GHz的无线电频率。此频带有时被称为极高频(extremely high frequency；EHF)频带范围。毫米波应用的应用示例包括雷达装置、高速通信装置(例如，无线千兆位(WiGig)装置)等。雷达装置已被实施于各种应用中，例如车辆安全及自动化应用。

实施毫米波应用在设计针对这些应用的电路时产生许多挑战。涉及毫米波应用的若干装置类型需要分配信号。例如，在包括多个发送器及/或接收器天线的半导体装置例如汽车雷达及符合5G标准的无线电话中，可分配由振荡器提供的定时信号以向每个天线提供定时信号。

由于分配信号减小输出信号的功率，因此分配需要功率分配器，以保持各分配信号的功率等于输入信号的功率。此外，在功率随信号传输的距离损失的情况下，可能需要中继器来提高信号功率。

已知的功率分配器包括Wilkinson及Gysel功率分配器。Wilkinson功率分配器具有较大的足印(footprint)，且由于它是被动分配器，因此遭遇信号损失并因此需要放大。结合Wilkinson功率分配器使用放大器涉及较大的能耗特性。其它功率分配器例如Gysel功率分配器以及现有技术已知的中继器也具有较大的足印及较大的能耗特性。在毫米波频率的现有技术功率已知的功率分配器及中继器需要阻抗匹配元件，其包括变压器及相关电路以优化地作用。包括变压器及相关电路增加硅芯片面积并因此增加成本。

例如，来自第一制造商的现有技术已知的三通道汽车雷达接收器消耗约790mW，来自该第一制造商的现有技术已知的两通道汽车雷达消耗约858mW，这些是较大的功耗。

因此，想要具有较小足印及较小能耗的功率分配器及/或中继器。

发明内容

下面提供本发明的简要总结，以提供本发明的一些方面的基本理解。本发明内容并非详尽概述本发明。其并非意图识别本发明的关键或重要元件或划定本发明的范围。其唯一目的在于提供一些简化形式的概念，作为后面所讨论的更详细说明的前序。

一般来说，本申请涉及CMOS增益元件以及包括此类增益元件的装置。CMOS增益元件可使功率分配器及中继器具有较小的足印及较小的功耗。

在一个具体实施例中，本申请涉及增益元件，其包括：第一电路，包括：电容器；并联的电阻器、第一晶体管，以及第二晶体管；其中，该第一晶体管及该第二晶体管的其中之一为NMOS晶体管，且该第一晶体管及该第二晶体管的其中另一个为PMOS晶体管；以及第二电路，包括：电容器；并联的电阻器、第一晶体管，以及第二晶体管；其中，该第一晶体管及该第二晶体管的其中之一为NMOS晶体管，且该第一晶体管及该第二晶体管的其中另一个为PMOS晶体管。