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JSSC 2014第5期RF & Wireless45nm

Multi-Drive Stacked-FET Power Ampli fiers at 90 GHz in 45 nm SOI CMOS

提出多驱动堆叠FET功率放大器,提升90 GHz下输出功率和效率。
45 nm SOI CMOS, 3.4 V, 19 dBm输出功率, 14% PAE, 12 dB增益
功率放大器堆叠FET90 GHzSOI CMOS多驱动
创新点1:多驱动堆叠FET结构(电路创新) - 通过引入多驱动技术优化传统堆叠FET结构,显著提升高频输出功率和效率,在90 GHz下实现19 dBm输出功率和14% PAE。
创新点2:栅极电阻影响抑制(方法创新) - 采用分布式驱动设计降低栅极电阻对高频性能的限制,有效改善信号传输效率和功率增益,增益达到12 dB。
创新点3:高频性能优化(系统创新) - 通过优化布局和寄生参数管理,在45 nm SOI CMOS工艺上实现90 GHz工作频率,芯片面积仅0.23 mm²。
创新点4:高电压兼容性设计(电路创新) - 支持3.4 V电源电压,在纳米级工艺中实现高压堆叠FET的可靠驱动,突破传统低压限制。
Abstract
Gate resistance signi ficantly limits the output power and power-added ef ficiency of stacked-FET power ampli fiers in 45 nm SOI CMOS above 60 GHz. A multi-drive stacked-FET ap- proach is proposed to improve the output power and ef ficiency. An analysis of conventional and mul ti-drive stacked-FET PAs demon- strates the performance improvement. A multi-drive three-stack PA is implemented in 45 nm SOI CMOS for 90 GHz operation o c c u p y i n g0 . 2 3m m2. This PA achieves more than 19 dBm output power with peak PAE of 14% and 12 dB gain at 90 GHz using a 3.4 V power supply.