基于LTCC的DFM方法來(lái)實(shí)現(xiàn)一次設(shè)計(jì)成功

本文中低通濾波器實(shí)例采用一個(gè)三階橢圓濾波器設(shè)計(jì)，使用了一個(gè)電感來(lái)使插損最小。實(shí)際上，濾波器損耗的根本原因來(lái)自電感響應(yīng)或品質(zhì)因素(Q)。濾波器的全部元件實(shí)現(xiàn)為具有內(nèi)嵌式無(wú)源元件的LTCC層。

任何設(shè)計(jì)始于確定性能要求，接下來(lái)是可行性研究，這一時(shí)期可能設(shè)計(jì)出電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。對(duì)于濾波器，設(shè)計(jì)人員常常依賴(lài)濾波器綜合工具來(lái)試驗(yàn)不同的結(jié)構(gòu)。這個(gè)階段之后，要確定出基線(xiàn)電路模型及其合適的理想集總元件參數(shù)值。由于設(shè)計(jì)人員必須為LTCC制作一個(gè)內(nèi)嵌式無(wú)源部件來(lái)代替理想集總元件部件，這就需要進(jìn)行EM仿真來(lái)準(zhǔn)確建模和仿真這些內(nèi)嵌的無(wú)源部件。

利用仿真產(chǎn)生的S參數(shù)可以抽取出包含寄生電路元件的寬帶集總無(wú)源模型。抽取過(guò)程使用數(shù)值優(yōu)化程序，用解析表達(dá)式計(jì)算電路模型的各初值。寬帶集總無(wú)源模型有助于進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，包括比直接用EM仿真器更為快速實(shí)的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)。

提取的寬帶模型用來(lái)代替簡(jiǎn)單的集總元件模型。然后，用電路仿真器通過(guò)對(duì)每個(gè)元件尋找給定一組性能條件下的最優(yōu)元件參數(shù)值使新的基線(xiàn)電路得到優(yōu)化。這個(gè)過(guò)程要反復(fù)進(jìn)行直到所有先前的理想部件被內(nèi)嵌物理部件所代替。一旦設(shè)計(jì)滿(mǎn)足其性能要求，就該進(jìn)行蒙特卡洛分析以了解性能作為制造過(guò)程的函數(shù)的統(tǒng)計(jì)特性。

在抽取出寬帶模型，獲得內(nèi)嵌電容和電感后，低通濾波器例子的最終布局示于圖4。圖6針對(duì)濾波器插損將EM仿真跟提取的集總部件模型結(jié)果進(jìn)行了比較，集總元件模型與EM模型之間一致性很好。圖7把EM仿真響應(yīng)與測(cè)量數(shù)據(jù)作了對(duì)比，結(jié)果又一次接近一致。

統(tǒng)計(jì)分析(基于蒙特卡洛分析)是采用規(guī)定的概率分布，在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)改變一組參數(shù)的過(guò)程，用來(lái)確定性能如何隨參數(shù)變化而發(fā)生改變。這種分析通常用于項(xiàng)目產(chǎn)出，其定義為滿(mǎn)足或超過(guò)性能期望(指標(biāo))項(xiàng)的數(shù)量與在統(tǒng)計(jì)分析期間分析項(xiàng)總數(shù)之比。產(chǎn)出還是給定設(shè)計(jì)樣本達(dá)到性能指標(biāo)的概率。因?yàn)閷⒁圃斓脑O(shè)計(jì)總數(shù)會(huì)很大或者未知，產(chǎn)出通常是用更小的樣本數(shù)量或試驗(yàn)次數(shù)估計(jì)得到，試驗(yàn)數(shù)被稱(chēng)作產(chǎn)出估計(jì)函數(shù)。隨著試驗(yàn)次數(shù)增加，產(chǎn)出估計(jì)就接近真實(shí)的設(shè)計(jì)產(chǎn)出。產(chǎn)出優(yōu)化使設(shè)計(jì)性能對(duì)于部件變差的敏感度最小化。產(chǎn)出優(yōu)化估計(jì)產(chǎn)出和產(chǎn)出敏感度，并且改變電路統(tǒng)計(jì)參數(shù)標(biāo)稱(chēng)值，這是為了同時(shí)使統(tǒng)計(jì)敏感度最小和電路產(chǎn)出最大。

統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)流程的第一個(gè)步驟是收集廠商的過(guò)程變差數(shù)據(jù)，根據(jù)該數(shù)據(jù)，就能得到用于抽取出的電路模型的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。然后，用這些相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。如果設(shè)計(jì)滿(mǎn)足產(chǎn)出指標(biāo)，就結(jié)束分析過(guò)程開(kāi)始制造過(guò)程，否則，就要對(duì)抽取的電路模型進(jìn)行產(chǎn)出優(yōu)化來(lái)修正設(shè)計(jì)以達(dá)到給定的產(chǎn)出指標(biāo)。用于抽取模型的優(yōu)化后部件參數(shù)值必須被實(shí)現(xiàn)成內(nèi)嵌的無(wú)源物理部件。其后，從重設(shè)計(jì)的內(nèi)嵌無(wú)源物理部件再次抽取出寬帶電路模型，并再次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析直到滿(mǎn)足產(chǎn)出指標(biāo)。LTCC設(shè)計(jì)過(guò)程可以用圖8所示的流程圖來(lái)描述。