밀리미터파 CMOS 설계

이 논문에서는 밀리미터파(mm-wave) 주파수에서 CMOS 트랜지스터, 적층 수동 소자 및 회로 블록의 설계 및 모델링에 대해 설명합니다. 130-nm CMOS 트랜지스터의 고주파 성능에 대한 기생 효과를 조사하고, 최적의 소자 배치를 통해 135 GHz의 최고 f/sub max/를 달성했습니다. 유도 품질 계수(Q/sub L/)는 전송선의 보다 대표적인 지표로 제안되며, 표준 CMOS 후단 공정에서는 공면파 가이드(CPW) 라인이 마이크로스트립 라인보다 높은 Q/sub L/을 가지는 것으로 확인되었습니다. 밀리미터파 주파수에서 능동 및 수동 소자의 정확한 모델링을 위한 기술이 제시되었습니다. 제안된 방법론을 사용하여 40 GHz 및 60 GHz에서 작동하는 두 개의 광대역 밀리미터파 CMOS 증폭기를 설계했습니다. 40-GHz 증폭기는 최고 |S/sub 21/| = 19 dB, 출력 P/sub 1dB/ = -0.9 dBm, IIP3 = -7.4 dBm을 달성하며, 1.5-V 전원에서 24 mA를 소모합니다. 60-GHz 증폭기는 최고 |S/sub 21/| = 12 dB, 출력 P/sub 1dB/ = +2.0 dBm, NF = 8.8 dB를 달성하며, 1.5-V 전원에서 36 mA를 소모합니다. 이 증폭기는 표준 130-nm 6금속층 벌크-CMOS 공정으로 제작되어, 복잡한 밀리미터파 회로가 현대의 주류 CMOS 기술에서 가능함을 보여줍니다.