碳纳米管（cnt）凭借其量子电容特性、高迁移率、截止频率在THz以上的潜能、弹道传输特性,被认为是制造RF晶体管的理想半导体材料,到目前为止,世界各国都致力于高性能cnt FET的研究,然而除了关注于cnt FET本身的直流特性、截止频率、振荡频率外,基于cnt的RF电路芯片验证也是至关重要的,这可以表明其可以代替传统半导体来设计集成电路。本文着重研究了放大器的集成电路,主要的研究方法与成果如下:1.针对于传统的宽带功放的效率受限于带宽,难以进一步提升效率,本文提出采用带宽可重构的设计思想去设计电路,通过带宽的可重构,放大器本身的匹配频带可以缩小,进而提升效率。本文着力研究分布式功率放大器的带宽可重构技术,通过对比非均匀分布式功率放大器（NDPA）与独立偏置技术的分布式功率放大器可实现的性能以及成功实现带宽可重构的潜能,本文选择在效率与饱和输出功率都要低一些,但具有均匀结构、在2-10GHz与10-18GHz频段上传输线的差别不大的特点的独立偏置技术的分布式功率放大器上,进行带宽可重构技术的研究。进一步地,本文将耦合电容技术与本文提出的可重构传输线技术、可重构电容技术与可重构电阻技术结合,设计出了带宽可重构的宽带高效率分布式功放,其中可重构传输线是其中的创新点所在,可重构传输线是由环形的初级线圈与带有开关的环形次级线圈组成的变压器,通过调节次级线圈的通断去改变初级线圈的等效感值,环形的初级线圈由对称的两段栅极线构成,如此可以实现用一个开关来可重构两端传输线,减小了开关的使用数量,从而既减小了开关引入的损耗,也减小了开关数目增多导致流片失败的可能性。因为cnt工艺暂时无法稳定流片以及cnt工艺缺乏用于仿真的大信号模型,这一设计采用0.25um的Ga N工艺进行了验证。由于预计在今年4月份进行流片,暂时只用版图仿真进行性能的验证,版图仿真实现了2.8-18GHz频带的效率PAE>26%,输出功率>34d Bm,其中3-14GHz,15.8-17.7GHz实现PAE>30%,峰值输出功率为36.2 d Bm。版图面积为3.85*1.7 mm~2,验证了设计方法的正确性。2.为了验证基于cnt工艺的RF集成电路的性能,设计了基于90nm cnt工艺的X波段单频点放大器。从RF性能看,cnt FET具有高Q值的输入阻抗的特点,L型的输入匹配网络消耗很大能量,进而设计了T型匹配网络的输入匹配网络,通过在栅极前串联一个大电感去抵消掉晶体管的高Q值,进而设计了一个2级共源极级联的放大器,并绘制了相应的版图,由于目前cnt工艺不稳定还无法流片,所以本文只能采用版图作为验证,版图面积为1.1*2.3mm~2,仿真实现了8.6GHz到8.9GHz的共0.3GHz的带宽,带内s11、s22<-10d B,带内增益为10.4d B—13.5d B。尽管这款cnt放大器芯片在同频率段上相对于传统工艺的增益会低大概10d B,但这与cnt FET本身的低跨导有关,这可以通过cnt工艺的改进提升。3.为了验证基于cnt工艺的宽带放大器的性能,设计了基于90nm cnt工艺的分布式放大器。从分布式放大器的理论中发现,cnt FET的高Q值输入阻抗很适合分布式放大器的拓扑结构,同时分布式放大器这种拓扑结构也可以解决cnt FET的Q值高导致的电抗式匹配带宽小的问题。不过cnt FET存在跨导低的问题,针对这个问题,本文提出了栅极谐振电感的技术去提升晶体管的跨导,由于目前cnt工艺不稳定还无法流片,所以本文只能采用版图作为验证,绘制了采用栅极谐振电感的5级分布式放大器版图,仿真实现了6GHz到18GHz的共12GHz的3d B带宽,带内s11<-10d B,且基本实现了s11<-13d B,s22<-16d B,带内增益为1.8d B—3.1d B。版图面积为3.2*3.5mm~2。与CMOS工艺设计的分布式放大器的对比中,可以看出这款放大器的增益带宽积远低于CMOS工艺,这主要是因为工艺的跨导、截止频率、振荡频率本征地远低于CMOS工艺,这个缺点是可以通过改进cnt工艺消除的。另外,本设计的工作带宽接达到了晶体管截止频率的96%,这可能与cnt材料本身有关,这一推断有待于后续工作的验证。