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RF IC 설계를 위한 새로운 CMOS RF 모델
A New CMOS RF Model for RF IC Design

박광민   (순천향대학교 정보기술공학부UU0000848  );
  • 초록

    본 논문에서는 CMOS 소자의 RF 동작을 정확히 예측하기 위해 Si 표면에서의 메탈 라인 사이의 커패시턴스 효과와 표피효과 및 근접효과를 포함한 RF IC 설계를 위한 새로운 CMOS RF 모델을 처음으로 제시하였다. Si 표면에서의 메탈 라인 사이의 커패시턴스는 레이아웃에 기초하여 모델링하였으며, 표피효과는 메탈 라인의 등가회로에 병렬회로를 부가하여 사다리꼴 등가회로로 구현하였다. 근접효과는 사다리꼴 등가회로에서 교차 결합된 인덕턴스 사이의 상호 인덕턴스를 부가함으로써 모델링하였다. 제안된 RF 모델은 BSIM 3v3에 비해 측정 데이터와 잘 일치하였으며, GHz 영역에서 소자 동작의 주파수 종속성을 잘 보여주었다.


    In this paper, a new CMOS RF model for RF IC design including the capacitance effect, the skin effect, and the proximity effect between metal lines on the Si surface is proposed for tile first time for accurately predicting the RF behavior of CMOS devices. The capacitances between metal lines on the Si surface are modeled with the layout. And the skin effect is modeled with a parallel branch added in equivalent circuit of metal line. The proximity effect is modeled by adding the mutual inductance between cross-coupled inductances in the ladder circuit representation. Compared to the BSIM 3v3. the proposed RF model shows good agreements with the measured data and shows well the frequency dependent behavior of devices in GHz ranges.


  • 주제어

    CMOS .   RF model .   Multi-finger layout .   RF equivalent circuit.  

  • 참고문헌 (8)

    1. J.J. Ou, X. Jin, P. R. Gray, and C. Hu, 'Recent developments in BSIM for CMOS RF ac and noise modeling,' Presentation for the Workshop on Advances in Analog Circuit Design, Nice, France, March 1999 
    2. Y. Cao et al., 'Frequency-independent equivalent circuit model for on-chip spiral inductors,' Custom Integrated Circuits Conference (CICC), pp. 217-230, May, 2002 
    3. S. Kim and D. P. Neikirk, 'Compact equivalent circuit model for the skin effect,' IEEE MTT-S Digest, pp. 1815-1818, 1995 
    4. C. Enz, 'An MOS transistor model for RF IC design valid in all regions of operation,' IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques, vol.50, no.1, pp. 342-359, Jan. 2002 
    5. H. Tsai et al., 'Investigation of current crowding effect on spiral inductors,' IEEE MTT-S Digest, pp. 139-142, 1997 
    6. X. Jin et al., 'An effective gate resistance model for CMOS RF and noise modeling,' IEDM Tech. Dig., pp. 961-964, Dec. 1998 
    7. J. J. Ou, X. Jin, I. Ma, C. Hu, and P. R. Gray, 'CMOS RF modeling for GHz communication IC's,' VLSI Symp. on Tech., Dig. of Tech. papers, pp. 94-95, June 1998 
    8. C. S. Kim and H. K. Yu, 'The present and the future of RF CMOS technology,' The magazine of the IEEK, vol.29, no.9, pp. 18-30, Sep. 2002 

 저자의 다른 논문

  • 박광민 (11)

    1. 1989 "Control Volume Formulation Method를 사용한 GaAs MESFET의 2차원 수치해석" 전자공학회논문지 = Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics 26 (1): 48~61    
    2. 2001 "A 1.5 V High-Cain High-Frequency CMOS Complementary Operational Amplifier" Transactions on electrical and electronic materials 2 (4): 1~6    
    3. 2002 "1.5V 70dB 100MHz CMOS Class-AB 상보형 연산증폭기의 설계" 전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers 15 (9): 743~749    
    4. 2006 "A CMOS Complementary Bridge Rectifier for Driving RFID Transponder Chips" Transactions on electrical and electronic materials 7 (3): 103~107    
    5. 2008 "9V 초소형 심전도계의 설계 및 구현" 한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society 9 (5): 1130~1133    
    6. 2008 "RFID 칩 구동을 위한 NMOS 전류미러형 브리지 정류기의 설계" 한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society 9 (2): 333~338    
    7. 2008 "UHF RFID 응용을 위한 NMOS 게이트 교차연결 전류미러형 브리지 정류기의 설계 및 해석" 電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SD, 반도체 45 (6): 10~15    
    8. 2012 "RFID 태그 칩 구동을 위한 새로운 고효율 CMOS 달링턴쌍형 브리지 정류기" 한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society 13 (4): 1789~1796    
    9. 2013 "젤리스 금속 전극으로 측정가능한 휴대용 디지털 심전도계의 개발" 한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society 14 (4): 1903~1907    

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