Design and Analysis of Spiral Inductors

این کتاب به چالش‌های حیاتی بازار ارتباطات بی‌سیم در حال گسترش و فرکانس فزاینده عملکرد به دلیل نوآوری مداوم دستگاه‌های غیرفعال یکپارچه با کارایی بالا می‌پردازد. چالش هایی مانند فاکتور کیفیت پایین، پیچیدگی طراحی، قابلیت ساخت، هزینه پردازش و غیره با مثال ها و مشخصات مورد مطالعه قرار می گیرند. سلف روی تراشه سیلیکونی اولین بار در سال 1990 توسط نگوین و مایر در یک فناوری نیمه هادی اکسید فلزی مکمل دوقطبی سیلیکونی 0.8 میکرومتر (BiCMOS) گزارش شد. از آن زمان، پیشرفت زیادی در تحقیق در مورد روند عملکرد، طراحی و بهینه‌سازی، مدل‌سازی، تکنیک‌های افزایش ضریب کیفیت و غیره سلف‌های مارپیچی صورت گرفته است و نتایج قابل‌توجهی در ادبیات برای کاربردهای مختلف گزارش شده است. این کتاب روشی کارآمد برای تعیین چیدمان بهینه سلف مارپیچ روی تراشه معرفی می‌کند.

معادل اساسی مهم طراحی مانند ضریب کیفیت و مساحت، ضریب کیفیت و اندوکتانس، ضریب کیفیت و فرکانس کاری، حداکثر کیفیت عامل و فرکانس اوج نیز بررسی شده است. نویسندگان الگوریتمی را برای طراحی دقیق و بهینه سازی سلف های مارپیچی با استفاده از یک شبیه ساز الکترومغناطیسی سه بعدی با حداقل تعداد شبیه سازی ساختار سلف و در نتیجه کاهش زمان محاسبات طولانی آن پیشنهاد کردند. یک ساختار القاگر متقارن هرمی چند لایه جدید نیز در این کتاب پیشنهاد شده است. سلف پیشنهادی از آنجایی که چند سطحی است، نسبت القایی به مساحت بالایی دارد و از این رو سطح سیلیکونی کوچک‌تری را اشغال می‌کند.

The book addresses the critical challenges faced by the ever-expanding wireless communication market and the increasing frequency of operation due to continuous innovation of high performance integrated passive devices. The challenges like low quality factor, design complexity, manufacturability, processing cost, etc., are studied with examples and specifics. Silicon on-chip inductor was first reported in 1990 by Nguyen and Meyer in a 0.8 μm silicon bipolar complementary metal oxide semiconductor technology (BiCMOS). Since then, there has been an enormous progress in the research on the performance trends, design and optimization, modeling, quality factor enhancement techniques, etc., of spiral inductors and significant results are reported in literature for various applications. This book introduces an efficient method of determining the optimized layout of on chip spiral inductor.

The important fundamental tradeoffs of the design like quality factor and area, quality factor and inductance, quality factor and operating frequency, maximum quality factor and the peak frequency is also explored. The authors proposed an algorithm for accurate design and optimization of spiral inductors using a 3D electromagnetic simulator with minimum number of inductor structure simulations and thereby reducing its long computation time. A new multilayer pyramidal symmetric inductor structure is also proposed in this book. Being multilevel, the proposed inductor achieves high inductance to area ratio and hence occupies smaller silicon area.