基于三维集成的宽带高共模噪声抑制紧凑滤波器

本发明属于集成电路，涉及基于三维集成的宽带高共模噪声抑制紧凑滤波器。

背景技术：

1、平衡电路具备对电磁干扰和环境噪声高抗扰的作用，近年来成为高速数字系统中最重要的技术之一，实现了信号的高速传输；而三维集成电路(3d-ic)被认为是延续摩尔定律的主要技术之一，通过垂直堆叠芯片并借助硅通孔(tsv)缩短互连线的长度，二者的结合在微波射频领域中应用广泛。

2、但在三维集成电路中，存在严重的信号完整性问题，共模噪声的辐射影响尤为显著。由于存在两条信号路径的不对称传输以及信号之间的串扰，在确保差分信号完整性的同时需要极大程度上抑制共模噪声的辐射。因此，需要进一步优化电路结构，实现共模噪声抑制滤波器的高性能和小型化。不仅要实现宽带的共模抑制范围，还要求具备良好的差模信号完整性和更加紧凑的结构要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供基于三维集成的宽带高共模噪声抑制紧凑滤波器，该滤波器在保证良好的差分信号完整性的同时提供宽带且极高的共模抑制效果，解决了传统共模噪声抑制滤波器抑制能力不够和占用面积过大的问题，提高了电路的集成度和性能。

2、本发明所采用的技术方案是，基于三维集成的宽带高共模噪声抑制紧凑滤波器，包括从上至下依次设置的顶部rdl、硅衬底和底部rdl，顶部rdl与底部rdl之间通过设置在硅衬底中的tsv进行级联，顶部rdl中设有第一级滤波器；底部rdl中设有第二级滤波器。

3、本发明的特点还在于：

4、第一级滤波器包括电感l1，电感l1的输入与电容c1输入连接，电感l1的输出与电容c3的输入连接；电感l2的输入与电容c1的输出连接，电感l2的输出与电容c3的输入连接；电感l3的输入与电容c2输入连接，电感l3的输出与电容c3的输入连接；电感l4的输入与电容c2的输出连接，电感l4的输出与电容c3的输入连接。

5、顶部rdl包括顶部第一金属层和顶部第二金属层，顶部第一金属层放置接地电容c3，顶部第二金属层放置电感l1、电感l2、电感l3、电感l4以及电容c1、电容c2。

6、第二级滤波器包括电感l5，电感l5的输入与电容c4输入连接，电感l5的输出与电容c6的输入连接；电感l6的输入与电容c4的输出连接，电感l6的输出与电容c6的输入连接；电感l7的输入与电容c5输入连接，电感l7的输出与电容c6的输入连接；电感l8的输入与电容c5的输出连接，电感l8的输出与电容c6的输入连接。

7、底部rdl中包括底部第一金属层和底部第二金属层，底部第一金属层放置接地电容c6，底部第二金属层放置电感l5、电感l6、电感l7、电感l8以及电容c4、电容c5。

8、电感l1、电感l2、电感l3、电感l4、电感l5、电感l6、电感l7、电感l8均为螺旋电感。

9、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6均为叉指电容。

10、tsv包括tsv1、tsv2、tsv3，电感l2的下表面与电感l6的上表面之间通过tsv1连接；电感l4的下表面与电感l8的上表面之间通过tsv2连接；电容c3的下表面通过tsv3连接电容c6的上表面。

11、本发明的有益效果是，本发明的滤波器结构紧凑，在差分信号传输下，高频滤波效果良好，且具备显著的共模噪声抑制作用。一方面，所设计的电路中元件通过硅通孔结构垂直互连，实现了结构小型化，提高了整体电路的集成度；另一方面，通过优化元件参数，该滤波器在目标频带范围内表现出色，在高频段能够保证优异的差分信号完整性和超高共模噪声抑制效果，同时，该结构布局时采用零互连线设计，最大程度上减少了寄生产生的不必要的损耗。该发明解决了传统共模噪声抑制滤波器抑制能力不够和占用面积大的问题，实现了超过40db的共模噪声抑制响应，表现出极高的共模抑制水平。

技术特征：

1.基于三维集成的宽带高共模噪声抑制紧凑滤波器，其特征在于：包括从上至下依次设置的顶部rdl(1)、硅衬底(2)和底部rdl(3)，顶部rdl(1)与底部rdl(3)之间通过设置在硅衬底(2)中的tsv进行级联，顶部rdl(1)中设有第一级滤波器；底部rd l(3)中设有第二级滤波器。

2.根据权利要求1所述的基于三维集成的宽带高共模噪声抑制紧凑滤波器，其特征在于：所述第一级滤波器包括电感l1，电感l1的输入与电容c1输入连接，电感l1的输出与电容c3的输入连接；电感l2的输入与电容c1的输出连接，电感l2的输出与电容c3的输入连接；电感l3的输入与电容c2输入连接，电感l3的输出与电容c3的输入连接；电感l4的输入与电容c2的输出连接，电感l4的输出与电容c3的输入连接。

3.根据权利要求2所述的基于三维集成的宽带高共模噪声抑制紧凑滤波器，其特征在于：所述顶部rdl(1)包括顶部第一金属层和顶部第二金属层，顶部第一金属层放置接地电容c3，顶部第二金属层放置电感l1、电感l2、电感l3、电感l4以及电容c1、电容c2。

4.根据权利要求3所述的基于三维集成的宽带高共模噪声抑制紧凑滤波器，其特征在于：所述第二级滤波器包括电感l5，电感l5的输入与电容c4输入连接，电感l5的输出与电容c6的输入连接；电感l6的输入与电容c4的输出连接，电感l6的输出与电容c6的输入连接；电感l7的输入与电容c5输入连接，电感l7的输出与电容c6的输入连接；电感l8的输入与电容c5的输出连接，电感l8的输出与电容c6的输入连接。

5.根据权利要求4所述的基于三维集成的宽带高共模噪声抑制紧凑滤波器，其特征在于：所述底部rdl(3)中包括底部第一金属层和底部第二金属层，底部第一金属层放置接地电容c6，底部第二金属层放置电感l5、电感l6、电感l7、电感l8以及电容c4、电容c5。

6.根据权利要求5所述的基于三维集成的宽带高共模噪声抑制紧凑滤波器，其特征在于：所述电感l1、电感l2、电感l3、电感l4、电感l5、电感l6、电感l7、电感l8均为螺旋电感。

7.根据权利要求5所述的基于三维集成的宽带高共模噪声抑制紧凑滤波器，其特征在于：所述电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6均为叉指电容。

8.根据权利要求5所述的基于三维集成的宽带高共模噪声抑制紧凑滤波器，其特征在于：所述tsv包括tsv1、tsv2、tsv3，电感l2的下表面与电感l6的上表面之间通过tsv1连接；电感l4的下表面与电感l8的上表面之间通过tsv2连接；电容c3的下表面通过tsv3连接电容c6的上表面。

技术总结本发明公开了基于三维集成的宽带高共模噪声抑制紧凑滤波器，包括从上至下依次设置的顶部RDL、硅衬底和底部RDL，顶部RDL与底部RDL之间通过设置在硅衬底中的TSV进行级联，顶部RDL中设有第一级滤波器；底部RDL中设有第二级滤波器。本发明滤波器在保证良好的差分信号完整性的同时提供宽带且极高的共模抑制效果，解决了传统共模噪声抑制滤波器抑制能力不够和占用面积过大的问题，提高了电路的集成度和性能。技术研发人员：王凤娟,雷琼洁,朱樟明,尹湘坤,杨媛,余宁梅受保护的技术使用者：西安理工大学技术研发日：技术公布日：2024/8/20