背景
?

Faraday Dynamics（法動科技）在其射頻EDA軟件UltraEM中嵌入built-in的變壓器模型，補(bǔ)充了PDK ( Process Design Kit)工藝設(shè)計包中通常沒有built-in的變壓器模型的缺憾。

PDK（集成電路工藝設(shè)計包）作為連接IC工藝制造和IC設(shè)計的數(shù)據(jù)平臺，在實(shí)現(xiàn)IC工藝數(shù)據(jù)／模型與IC設(shè)計環(huán)境/工具的無縫集成，縮短設(shè)計周期，對提高設(shè)計效率上具有實(shí)際價值。?

通常半導(dǎo)體工藝PDK中往往缺少變壓器模型，為方便工程師使用，提升設(shè)計效率，法動UltraEM電磁仿真軟件提供built-in的變壓器模型，并且支持客戶自定義、可擴(kuò)展、可復(fù)用的參數(shù)化庫單元進(jìn)行導(dǎo)入與使用。 ?


? ? ? ? 變壓器參數(shù)化模型在射頻電路中的作用

變壓器參數(shù)化模型介紹
?

本文介紹了法動UltraEM軟件中變壓器參數(shù)化模型的使用流程。編寫好的參數(shù)化模型，可作為自定義庫單元導(dǎo)入到UltraEM軟件中進(jìn)行使用，不受限于工藝，大大減少了工程師版圖設(shè)計的工作量。
?

1、建立庫單元
?

基于Python語言編寫的參數(shù)化變壓器庫單元可直接導(dǎo)入UltraEM使用。如圖1所示。

圖1-建立參數(shù)化庫單元
?

2、使用庫單元完成參數(shù)化建模


? ? ? ?在庫單元中定義好金屬層、尺寸等參數(shù)，即可得到用戶所需的變壓器模型，并支持隨時修改，如圖 2與圖 3所示。

圖2-內(nèi)徑R定義為80um的變壓器

圖3-內(nèi)徑R定義為200um的變壓器
?

3、提取S參數(shù)模型與性能參數(shù)
?

得到變壓器模型后，可直接在UltraEM?的高速三維全波仿真引擎仿真提取S參數(shù)。以設(shè)計的工作區(qū)間在0.8GHz-2GHz之間的變壓器為例，參數(shù)設(shè)置R:80，W:10，C1:5，C2:4，S參數(shù)如圖4所示。

圖4-版圖仿真結(jié)果S參數(shù)

提取得到的S參數(shù)模型可加入原理圖做聯(lián)合仿真，如圖5所示。

圖5-原理圖中的變壓器S參數(shù)模型

通過UltraEM的Define Quantities功能定義公式，可以利用S/Y/Z參數(shù)計算出相關(guān)性能參數(shù)，例如初級線圈電感Lp、初級線圈品質(zhì)因數(shù)Qp、次級線圈電感Ls、次級線圈品質(zhì)因數(shù)Qs、互感M和耦合系數(shù)k，如下圖6到圖11所示。

圖6-初級線圈電感Lp

圖7-初級線圈品質(zhì)因數(shù)Qp

圖8-次級線圈電感Ls

圖9-次級線圈品質(zhì)因數(shù)Qs

圖10-互感M

圖11-耦合系數(shù)k

此項可復(fù)用參數(shù)化變壓器建模技術(shù)是2022版本所發(fā)布的新內(nèi)容之一，用戶將獲得新的感受和便利。

? ? ? ?


審核編輯：劉清