片上螺旋电感由于其低成本和易集成的特点,已经被广泛应用于射频集成电路中,例如低噪声放大器、混频器、压控振荡器以及匹配网络等。然而,随着5G通信技术的出现,传统的金属螺旋电感已经无法满足器件在高频工作状态下的性能要求。因此,将新型纳米材料与传统无源器件相结合可以为高频化、小型化、高可靠性的集成电路制造带来转机,而石墨烯由于其优异的特性有望取代传统金属成为下一代基础电子材料。本文的研究工作主要围绕石墨烯片上螺旋电感的设计和建模来展开,深入研究了石墨烯的相关性质以及石墨烯及其他碳纳米材料在片上电感领域的应用,回顾了片上电感建模的发展历程,在当前片上螺旋电感的设计和建模理论基础上,提出了对石墨烯片上螺旋电感设计和建模的改进。本文的主要研究工作包括:1)介绍了片上螺旋电感的性能参数及电磁损耗机制,为电感的设计和优化提供了理论依据;2)分别研究了几何参数和工艺参数对石墨烯螺旋电感的性能影响,探究了优化设计方法;3)提出了一种改进的石墨烯螺旋电感等效电路模型,该模型在传统的单π模型的基础上依据石墨烯电感的高频特性增加了串联支路上的电容元件C,并应用在一款外径为24μm,线宽为3μm,厚度为62nm的43圈的石墨烯电感上,获得与实验数据较贴近的模拟结果,因此该模型可以比较准确地描述石墨烯电感的特性;4)提出了一种适用于改进的石墨烯电感模型的参数提取方法,该方法结合了分析法和优化法,用分析法确定参数初值,利用优化法改善精度,两者相结合可以准确又方便地提取电感模型的本征参数。