48、RF 无源 IC 组件：电容与电感的深入解析

RF 无源 IC 组件：电容与电感的深入解析

1. 引言

在射频（RF）电路中，无源储能元件应用广泛。尽管紧凑的有源电路常常能模拟它们的阻抗特性，但无源元件凭借其大动态范围和低功耗的优势，在性能表现上更胜一筹。不过，目前标准集成电路技术在提供优质无源元件方面仍有待提升。接下来将详细介绍现有的无源元件选项，以及如何充分利用这些资源。

2. 分形电容器

2.1 常见电容器类型及问题

常见的电容器有平行板和 MOS 结构。MOSFET 制成的电容器，由于使用了薄栅氧化物，电容密度较高，例如在栅氧化物厚度为 5 nm 时，典型值约为 7 fF/µm²。然而，其电容具有电压依赖性，施加的电位需远超阈值电压才能保持基本恒定。同时，相对较低的击穿电压（约 0.5 V/nm 氧化物）限制了信号幅度，且 MOS 沟道电阻导致的有效串联电阻在射频下会使阻抗受电阻部分主导。

由两层或多层标准互连金属构成的平行板电容器，无偏置限制且串联电阻低，线性度好、击穿电压高，但电容密度比 MOSFET 结构低约两个数量级。这是因为技术人员为降低互连层间电容，各代技术中互连层垂直间距通常不变，导致两者电容密度差距随技术发展不断增大。此外，平行板电容器底板与衬底间电容过高，这种寄生电容十分不利。

2.2 分形电容器的优势

近年来，采用横向边缘场和分形几何结构的高密度电容器应运而生。它无需额外加工步骤，可在标准数字工艺中制造，线性度与传统平行板电容器相似，底板寄生电容小，且与传统金属 - 金属电容器不同，其密度会随技术缩放而增加。

2.3 横向磁通电容器

横向磁通电容器的两个端子使用单