[发明专利]减少射频集成电路中单片芯片电感器和变压器的欧姆损耗

说明书

一种电感器或具有电感器的变压器，可以包括一个或多个绕组，绕组沿着绕组的径向路径分离成多个股线，并在绕组的宽度上提供更均匀的电流分布。绕组能够包括位于沿着绕组的各个位置处的作为缠绕部或股线交叉的缠绕部件。缠绕部件使用连接器或交叉股线来沿着绕组宽度跨接绕组，并且在切开或接合绕组的不同股线的点处将一个股线的位置改变到另一股线的位置。

相关申请的引用

本申请要求于2018年12月28日提交的美国申请号16/235,659的优先权，其全部内容通过引用并入本申请。

技术领域

本公开涉及单片电感器和变压器，并且更具体地，涉及减少射频集成电路(RFIC)中的单片电感器和变压器中的欧姆损耗。

背景技术

射频集成电路(RFIC)上的许多单片电感器或变压器设计都受到射频(RF)集肤和RF邻近效应的巨大影响，尤其是在千兆赫兹(GHz)频率处的欧姆损耗方面。因而，即使电感器在零频率(DC)处的欧姆电阻相当低，由于这些效应的不利组合，其RF阻抗Z(f)的实部(Real)在个位数的GHz频率处也已经能够容易达到该值的两倍和三倍。在毫米波(mmWave)频率处(例如，在24/28/39/60/77GHz、更高的GHz、或更低的GHz处)，这些效应甚至会更加明显。

作为制造过程的一部分，通过在相应的集成电路(IC)技术的后道工艺(BEOL)栈的实质上较厚且高导电性的层中实现电感器和变压器，能够部分减轻一直存在的欧姆损耗问题。但是即使在这种情况下，电磁(EM)场物理仍然存在基本的局限性：RF集肤效应限制了导体的穿透深度，因而，即使导体非常厚且宽，RF电流的最大可用导电横截面也大大减小。除此之外，在许多情况下，有效导电横截面面积的进一步减小由RF邻近效应引起，其中相邻绕组中的电流会由于其周围磁场而彼此影响。

电感器的一般品质因数是可达到的质量因子(Q)，表示为如下：

Q＝Imag{Z(f)}/Real{Z(f)} 公式(1)(Eqn(1))。

因而，Q因子高度取决于欧姆损耗，该欧姆损耗由分母Z(f)的实部表示。通常期望Q因子尽可能高-在相应的工作频率处或在给定的工作频率范围内。这样，公式(Eqn)1解释了降低损耗的期望，其中损耗越低，Q因子将越高。

不能假定由电感器内部的电流路径中的电流产生的磁场在电流均等地流过横截面的电流路径的横截面中均等地流过(例如，体电流分布(Jvol))。磁场可能在路径内造成某一瓶颈，诸如由于附近/外部/外面的磁场分布(H)。因而，出于功率效率/节省、制造过程、以及电感器或变压器的效率的原因，需要解决这些问题，尤其是针对RFIC的工作频率处非DC或不变的磁场。

附图说明

图1是用于实现所描述的各个方面的电感器部件的移动设备或通信装置的示例性架构。

图2是按照所描述的各个方面的电感器绕组内的电磁(EM)场分布的示例。

图3是按照所描述的各个方面的电感器绕组内的电磁(EM)场分布的另一示例。

图4是按照所描述的各个方面的电感器的另一示例。

图5是按照所描述的各个方面的成股和非成股绕组的示例。

图6图示了按照所描述的各个方面的电感器的示例。

图7是按照所描述的各个方面的成股和非成股绕组的曲线图比较的示例。

图8是按照所描述的各个方面的用于不同股线的缠绕部件的示例。

图9是按照所描述的各个方面的电感器绕组内的电磁(EM)场分布的示例。

图10图示了按照所描述的各个方面的电感器的另一示例。