본 논문에서는 표준 디지털 0.18 ${mu}m$ CMOS 공정을 기반으로 하는 RF 집적회로 설계를 위해 인덕터 라이브러리를 개발하였다. 개발된 인덕터 라이브러리에는 일반적인 표준(standard) 구조의 인덕터를 비롯하여, PGS(Patterned Ground Shield)를 적용하여 Q 지수를 향상시킨 인덕터, 금속선의 직렬 저항을 줄임으로써 Q 지수를 향상시킨 다층금속선(multilayer) 인덕터, 같은 면적에서 높은 인덕턴스 구현에 유리한 적층형(stacked) 인덕터 등을 포함한다. 본 논문에서는 각 인덕터 구조에 대하여 측정 결과와 3차원 전자기파 시뮬레이션 결과를 바탕으로 한 특성 해석 및 비교 분석을 하였고, 각 구조에 대한 등가회로 모델 확립 및 추출 과정도 연구하였다. 본 연구의 결과를 바탕으로 여러 설계 요구 사항을 만족시키는 최적의 인덕터 설계가 가능해졌으며 표준 CMOS 공정을 이용하는 저가의 RF 집적회로 개발이 가능해진다.
An inductor library for efficient low cost RFIC design has been developed based on a standard digital 0.18 ${mu}m$ CMOS process. The developed library provides four structural variations that are most popular in RFIC design; standard spiral structure, patterned ground shield(PGS) structure to enhance quality factor, stacked structure to enable high inductance values in a given silicon area, multilayer structure to lower series resistance. Electromagnetic simulation, equivalent circuit, and parameter extraction processes have been verified based on measurement results. The extensive measurement and simulation results of the inductor library can be a great asset for low cost RFIC design and development.
