CN104254973A - 基于变压器的rf功率放大器 - Google Patents

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Abstract

各种实施例包括具有位于裸晶中的功率放大器单元的功率放大器、覆盖在裸晶的表面上且耦合到放大器单元的传导接触及覆盖在传导接触之间裸晶的表面上并且耦合到功率放大器单元的传导线。描述了另外的设备。

Description

基于变压器的RF功率放大器
技术领域
本文中所述实施例涉及变压器和功率放大器。一些实施例涉及半导体装置中的射频(RF)功率放大器。
背景技术
诸如蜂窝电话和计算机等许多电子物品通常具有功率放大器和变压器以便为各种应用提升信号的功率电平。对于一些应用，功率放大器、变压器或两者可需要位于某一配置中。为适应此类配置，功率放大器、变压器或两者的大小可能较大。此外，在一些情况下，功率放大器生成的热可变成一种因素；在功率放大器与变压器之间的连接可能难以布置；并且供电功率可能难以布线到功率放大器。因此，在此类情况下，设计功率放大器以满足一些应用可能产生挑战。
附图说明
图1根据本文中所述一些实施例，示出包括具有功率放大器单元的功率放大器和组合器的装置的示意图。
图2A根据本文中所述一些实施例，示出包括裸晶的图1的装置的结构的顶视图。
图2B根据本文中所述一些实施例，示出图2A的装置的结构的相同顶视图，但没有一些传导线，并且示出了裸晶中功率放大器单元所处的区域。
图3A示出在图2A的装置的X方向沿线条3A的横截面，包括覆盖裸晶的表面上的连接和在裸晶的部分中形成的传导路径。
图3B示出在图2A的装置的X方向沿线条3B的另一横截面，包括覆盖裸晶的表面上的传导线和在裸晶的部分中形成的传导路径。
图3C示出在图2A的装置的Y方向沿线条3C的横截面。
图4根据本文中所述一些实施例，示出包括接口的装置的框图。
图5根据本文中所述一些实施例，示出包括图1到图4的装置的裸晶的集成电路(IC)封装。
具体实施方式
图1根据本文中所述一些实施例，示出包括具有功率放大器单元111到126的功率放大器101和组合器130的装置100的示意图。装置100可包括无线通信装置（例如，诸如智能电话等蜂窝电话）、计算机（例如，平板计算机）和其它电子装置或系统，或者包括在其中。
如图1所示，每个功率放大器单元111到126可包括输入节点以接收输入信号（例如，标记“+”或“-”的信号）。输入信号可包括差分信号（例如，输入差分信号）的分量。每个功率放大器单元111到126可包括输出节点。为简明起见，仅标记了四个功率放大器单元111、112、113和114的输出节点（例如，111a、112a、113a和114a）。每个功率放大器单元111到126可放大在其相应输入节点的信号（信号“+”和“-”），并且在其输出节点提供放大的信号。
两个功率放大器单元（接收两个不同信号“+”和“-”）能够形成差分对。图1示出包括八个差分对作为示例的功率放大器101。差分对的数量可不同。每个功率放大器单元111到126的输出节点可提供输出信号，输出信号可包括与相应差分对相关联的差分信号的分量。每个功率放大器对（由功率单元111到126的两个单元形成）可放大在其相应输入节点的信号（信号“+”和“-”），并且在其输出节点提供放大的信号。
功率放大器101的组合器130可包括具有变压器段140a、140b、140c和140d的变压器电路（例如，变压器组合电路）140。这四个变压器段每个可包括两个变压器。因此，变压器电路140可包括8个变压器。8个变压器可操作以组合（例如，变换）来自功率放大器单元111到126的输出节点的信号，并且在输出节点提供功率放大器101的输出信号Vout+和Vout-（图1中示为在信号Vout+和Vout旁的两个圆）。Vout+和Vout-可形成由功率放大器101提供的差分信号（例如，输出差分信号）的分量。因此，功率放大器101可包括具有4段8向变压器组合器配置的基于变压器的功率放大器。
如图1所示，组合器130可包括传导线131到138和相关联电感器L131到L138、以及传导线139和相关联电感器139a到139d。组合器130可包括连接151到158，每个连接可耦合在两个功率放大器单元的输出节点之间。在一些情况下，可从组合器130忽略一些或所有的连接151到158。
传导线131到138和电感器L131到L138可形成变压器电路140的初级（例如，初级绕组）的一部分。传导线139和电感器139a到139d可形成变压器电路140的次级（例如，第二绕组）的一部分。
每个电感器L131到L138可通过传导线131到138之一耦合在两个相应功率放大器单元的两个输出节点之间。例如，电感器L131可通过传导线131耦合在输出节点功率放大器单元112和113之间。在另一示例中，电感器L133可通过传导线133耦合在输出节点功率放大器单元114和119之间。
耦合在两个功率放大器单元之间的电感器（L131到L138之一）可与电感器L139a到L139c之一位置相邻以形成在变压器段140a、140b、140c和140d之一的变压器的一部分。例如，电感器L131和电感器L139a可形成在变压器段140a的变压器的一部分。在另一示例中，电感器L132和电感器L139a可形成在变压器段140a的另一变压器的一部分。
每个功率放大器单元111到126可包括单个晶体管或多个晶体管。为简明起见，图1只示出包括在四个相应功率放大器单元119、120、121和144中的四个晶体管T119、T120、T121和T122。其它功率放大器单元每个可包括类似于晶体管T119、T120、T121和T122的单个晶体管或多个晶体管。功率放大器单元111到126的晶体管可包括场效应晶体管，如使用互补型氧化金属半导体(CMOS)工艺制造的晶体管。因此，功率放大器单元111到126可包括CMOS晶体管。例如，功率放大器单元111到126可包括n沟道MOS (NMOS)晶体管和/或p沟道MOS (PMOS)晶体管。
每个功率放大器单元111、112、113和114可在其相应晶体管的栅极接收任一输入信号（例如，“+”或信号“-”）。例如，功率放大器单元119、120、121和122可分别在晶体管（例如，NMOS晶体管）T119、T120、T121和T122的栅极接收其输入信号。每个功率放大器单元111、112、113和114的输出信号能够在其晶体管的漏极提供，如在晶体管T119、T120、T121和T122的漏极。
每个功率放大器单元111到126可包括供电节点198和199以分别接收功率和接地信号。为简明起见，图1中只示出两个功率放大器单元112和113的供电节点198和199。功率和接地信号可通过供电节点198和199提供（例如，耦合）到功率放大器单元111到126的晶体管。
在操作中，功率放大器101的晶体管（例如，T119、T120、T121和T122）可在大约1伏的供电电压（例如，在节点198提供）操作。功率放大器101可具有在大约26dBm到大约32dBm范围的输出功率和大约50%的峰值漏极效率。功率放大器101的输出功率可在其输出节点（图1中信号Vout+和Vout-旁的节点）通过信号（例如，Vout+和Vout-）形式提供。
装置100可包括芯片级系统(SoC)或者包括在其中，使得功率放大器101可集成此类系统（例如，与诸如处理单元或存储器等其它元件在相同裸晶中形成）。
如下参照图2A到图3C所述，可实现功率放大器101，使得它可以是紧凑、低损耗、高无线电RF输出功率、基于变压器的RF功率放大器。
图2A根据本文中所述一些实施例，示出包括裸晶200的图1的装置100的结构的顶视图。裸晶200可包括半导体裸晶（例如，硅裸晶），其中可形成功率放大器单元113到126的至少一部分和组合器130的至少一部分。
裸晶200可包括表面210和覆盖在表面210上的传导接触G1到G8及P1到P12。这些传导接触可包括焊料凸点。裸晶200可包括在倒装芯片封装中，使得传导接触G1到G8及P1到P12可耦合到倒装芯片封装的封装衬底（图2A中未示出）而不使用线（例如，无接合线）。例如，传导接触G1到G8及P1到P12可通过受控塌陷芯片连接(C4)或其它类型的连接耦合到倒装芯片封装的封装衬底。
裸晶200可包括与传导接触G1到G8及P1到P12类似或相同的其它传导接触。其它传导接触可用于携带信号，如数据和时钟信号。为简明起见，图2A中未示出裸晶的其它传导接触。
一些或所有传导接触G1到G8及P1到P12可耦合到供电源（例如，电池或交流电(AC)电源）以接收供电信号（例如，功率和接地信号）。例如，一些或所有传导接触P1到P12可接收来自供电源的功率信号。一些或所有传导接触G1到G8可接收来自供电源的接地信号。在一些情况下，一些传导接触G1到G8及P1到P12可配置成携带与供电信号不同的信号（例如，数据信号和/或时钟信号）。
如图2A所示，传导接触G1到G8及P1到P12可布置在相对于X方向和Y方向的行和列中。传导接触G1到G8可与传导接触P1到P12电分离。然而，一些传导接触G1到G8可耦合到一起，并且一些传导接触P1到P12可耦合在一起。例如，图2A示出传导接触P1到P12的一些传导接触可通过相应连接211到215相互耦合。传导接触G3和G5可通过连接216相互耦合。图2A也示出耦合到传导接触G1的连接217和耦合到传导接触G7的连接218。
传导接触G1到G8可接收相同或类似的信号（例如，接地信号）。传导接触P1到P12可接收相同或类似的信号（例如，功率信号），但可不同于传导接触G1到G8收到的信号。因此，如图2A所示，传导接触G1到G8可形成群组，并且可位于裸晶200的表面210的一侧（例如，左侧）上。传导接触P1到P12可形成另一群组，并且可位于裸晶200的表面210的另一侧（例如，右侧）上。
如图2A所示，传导线131到139可位于在传导接触G1到G8与P1到P12之间表面210的不同区域中。图1所示电感器L131和L139可以是传送线类型电感器，使得每个电感器可包括在传导线131到139中的相应传导线中（换而言之，可以是其一部分）。因此，除传导线131到139外，组合器130可不包括单独（例如，无另外的）电感器。因此，传导线131到139可具有相应电感器L131到L139（图1）的功能。
每个传导线131到139可包括覆盖在裸晶200的表面210上的传导材料。传导材料可包括铜、金或其它金属或合金。连接211到218（耦合到一些传导接触G1到G8和一些传导接触P1到P8）可包括与传导线131到139类似或相同的传导材料。
图2A中的传导线131到138可对应于变压器电路140（图1）的初级。图2A中的传导线139可对应于变压器电路140的次级。因此，每个变压器段140a、140b、140c和140d（图1）中的每个变压器可包括单匝（例如，单个初级和单个次级绕组）传送线变压器。因此，变压器电路140可包括单匝传送线类型变压器电路。
如图2A所示，传导线139可形成环路的至少一部分。环路可包括围绕传导接触G3到G6及P4到P9所处地表面210的区域的内侧。环路可包括对应于传导接触G1、G2、G7、G8、P1、P2、P3、P10、P11及P12所处地表面210的区域的外侧。传导线139可耦合到装置100的其它元件149。
传导线131到138可位于由传导线139形成的环路内或环路外。例如，传导线132、134、136和138可位于环路内。传导线131、133、135和137可位于环路外。
传导线131到139的多个传导段可位于两个传导接触G1到G8与P1到P12之间。例如，沿X方向的3个相应传导线131、132和139的3个传导段可位于传导接触G2与G4、P1与P4或P2与P5之间。在另一示例中，沿X方向的3个相应传导线135、136和139的3个传导段可位于传导接触G6与G8、P7与P10或P8与P11之间。
如图2A和图2B所示，功率放大器单元111到126可在裸晶200中的部分201到208中和表面210下方形成。为清楚起见，图2B示出图2A的装置100的结构的相同顶视图，但无传导线131到139。图2B也示出裸晶200中功率放大器单元111到126所处的裸晶面积（例如，正方形或矩形）280。如图2B所示，功率放大器单元111到126可（例如，以相等数量的放大器单元）分布在与裸晶200的裸晶面积280内部分201到208相关联的8个位置中。8个位置的每个位置可包括功率放大器单元111到126的两个单元。
如从图2A中裸晶200的顶视图能够看到的一样，功率放大器单元的一群组（例如，115到118和123到126）可位于变压器电路140内（例如，位于由传导线139形成的环路中）。功率放大器单元的另一群组（例如，111到114和119到122）可位于变压器电路140外（例如，位于由传导线139形成的环路外）。
传导接触G1到G8和P1到P12可通过多个布线耦合到部分201到208（功率放大器单元111到126的位置）。布线可包括覆盖在表面210上的连接（例如，211到218）和在表面210下方耦合到连接的传导路径（图3A和图3B）的组合。传导路径可在表面210与裸晶200中的部分201到208之间延伸。
例如，功率放大器单元111和112（在部分201）及113和114（在部分202）可通过连接217耦合到接触G1，并且通过连接211耦合到传导接触P1和P2。功率放大器单元115和116（在部分203）及117和118（在部分204）可通过连接216耦合到接触G3和G5，并且通过连接212耦合到传导接触P4和P5。功率放大器单元119和120（在部分205）及121和122（在部分206）可通过连接217耦合到接触G7，并且通过连接214耦合到传导接触P10和P11。功率放大器单元123和124（在部分207）及125和126（在部分208）可通过连接216耦合到接触G3和G5，并且通过连接213耦合到传导接触P7和P8。
如图2A和图2B所示，功率放大器101的结构可允许有效地使用裸晶200，功率放大器101的大小紧凑，并且改进散热。例如，一些常规变压器可占用装置的较大面积，这是因为变压器组件（例如，电感器）通常要求远离装置的其它无源和有源组件的专用区域。在一些类型的IC封装（例如，倒装芯片封装）中的常规变压器可要求甚至更大的面积，这是因为在此类类型的IC封装中传导接触（例如，焊料凸点）的位置可限制变压器组件的匝布线。在图2A的功率放大器101中，装置区域（例如，表面210上的区域）可得到更有效的使用，这是因为变压器电路140的变压器的导体匝（例如，传导线131到139）可在传导接触G1到G8与P1到P12之间的表面区域中布线。此外，通过正确布置供电功率连接（图2A和2B中的211到218）和变压器电路140的变压器的导体匝（例如，传导线131到139），本文中所述拓扑也可装入倒装芯片封装，并且还可允许倒装芯片封装的常规焊料凸点图案（例如，包括传导接触G1到G8及P1到P12的图案）保持符合封装设计规则。
与一些常规功率放大器的大小相比，功率放大器101的大小可较小。例如，由于功率单元111到126可位于变压器电路140内和外（图2A），因此，单元111到126可出现在较紧凑的区域，该区域可小于一些常规功率放大器的区域。在一些结构中，裸晶面积280（图2B）可大约为0.8平方毫米。
由于功率放大器101的功率单元111到126可均匀分布在裸晶面积280内裸晶200的各种部分中，因此，来自功率放大器101的热可均匀散布，如通过裸晶200的主体（例如，阱）耗散。这可减少裸晶200中（或包含裸晶200的IC封装中）的热点。
此外，功率放大器101的结构可允许它使用数字装置实现，数字装置如NMOS和PMOS晶体管的组合。例如，在一些多段变压器中，每个多段变压器可能需要具有类似或相同的电感和耦合因子以获得最大性能。一些常规功率放大器可具有晶体管栅极相互之间旋转90度保持对称性的放大器单元。因此，CMOS工艺可能不适用于制造一些常规功率放大器中的晶体管，这是因为提及的90度定向将违反CMOS工艺规则。在功率放大器101中，如图2A所示功率放大器单元111到126的布置可满足用于多段变压器的电感和耦合因子。功率放大器单元111到126的布置也可避免一些常规功率放大器可要求的90度栅极旋转。例如，如上所述，功率放大器单元111到126中晶体管的栅极可在相同方向上延伸（例如，图2A中的X方向或Y方向）。这可允许功率放大器101符合CMOS工艺设计规则。因此，可使用CMOS构建功率放大器101的晶体管。另外，通过选择变压器馈入点的位置，可将功率放大器的变压器（例如，在段140a到140d）相互靠近定位，由此可进一步降低功率放大器101的大小。
图3A示出沿图2A的装置100的X方向的横截面，包括覆盖在裸晶200的表面210的连接211和217和在裸晶200的部分341中形成的传导路径311a、311b、318a和318b。部分341可包括具有布线（金属化布线）的一个或更多个层，以内部携带在裸晶200的组件中的信号或者携带在裸晶200的组件与其它外部装置之间的信号。
如图3A所示，传导路径311a、311b、318a和318b可在裸晶200中表面210与部分201到208之间延伸。每个传导路径311a、311b、318a和318b可在部分341中的一个或更多个通孔（例如，包含传导材料的孔洞）中形成。图3A示出每个传导路径311a、311b、318a和318b可完全沿实质上与X方向垂直的Z方向垂直延伸的示例。然而，每个传导路径311a、311b、318a和318b可包括在与Z方向不同的不同方向延伸的一个或更多个线段（例如，沿X方向或Y方向水平延伸）。可在部分341中形成连接151到158（图1）。如上所述，可忽略一些或所有连接151到158。
如图3A所示，传导接触P1和P2可通过连接211和传导路径311a耦合到与功率放大器单元112相关联的供电节点198。传导接触P1和P2可通过连接211和传导路径311b耦合到与功率放大器单元113相关联的供电节点198。功率放大器单元111和112可共享在部分201在供电节点198的相同连接。功率放大器单元113和114可共享在部分201在供电节点198的相同连接。
传导接触G1可通过连接217和传导路径318a耦合到与功率放大器单元112相关联的供电节点199。传导接触G1也可通过连接217和传导路径318b耦合到与功率放大器单元113相关联的供电节点199。功率放大器单元111和112可共享在部分201在供电节点199的相同连接。功率放大器单元113和114可共享在部分202在供电节点199的相同连接。
某些类型的IC封装（例如，倒装芯片）可具有在装置的表面的一侧中编组的功率接触和在装置的表面的另一侧中编组的接地接触。这可将功率和接地信号限制成输送到装置的一些其它区域。在功率放大器101中，使用传导线211到218（图2A）和传导路径311a、311b、318a和381b（图3A）将传导接触G1到G8及P1到P12直接耦合到功率放大器单元的供电节点（例如，图3A中的198和199）可提供从传导接触G1到G8及P1到P12到功率放大器单元的稳固不间断和专用连接。这可提供从传导接触G1到G8及P1到P12到功率放大器单元的稳固和不间断的供电网络（例如，功率和接地信号）。
图3B示出沿图2A的装置100的X方向的另一横截面，包括覆盖在裸晶200的表面210上的传导线131、133和137和在裸晶200的部分341中形成的传导路径331a、331b、333和337。如图3B所示，传导路径331a、331b、333和337可在裸晶200中表面210与部分201到208之间延伸。每个传导路径331a、331b、333和337可在部分341中的一个或更多个通孔（例如，包含传导材料的孔洞）中形成。图3A示出每个传导路径331a、331b、333和337可完全沿Z方向垂直延伸的示例。然而，每个传导路径331a、331b、333和337可包括在与Z方向不同的不同方向延伸的一个或更多个线段（例如，沿X方向或Y方向水平延伸）。
如图3B所示，传导线131可通过传导路径331a和331b分别耦合到功率放大器单元112和113的输出节点112a和113a。传导线131可通过传导路径333耦合到功率放大器单元114的输出节点114a。传导线137可通过传导路径337耦合到功率放大器单元111的输出节点111a。
如上参照图1所述，每个功率放大器单元111到126可包括单个晶体管或多个晶体管。例如，在图3A中，每个功率放大器单元111到124可包括能够在部分201和202中形成的一个或更多个晶体管。晶体管能够使用CMOS工艺形成。因此，晶体管的栅极可在相同方向（例如，X方向或Y方向）上延伸。
图3C示出沿图2A的装置100的Y方向的横截面。如图3C所示，3个相应传导线131、132和139的3个传导段可位于传导接触P2与P5之间。3个相应传导线135、136和139的3个传导段可位于传导接触P8与P11之间。
因此，如参照图1到图3C所述，功率放大器101可包括在裸晶200中形成的功率放大器单元111到126（图2A）、覆盖裸晶200的表面210的传导接触G1到G8及P1到P12的至少一部分及覆盖表面210的传导线131到139。功率放大器101可包括覆盖表面210，并且耦合到一些传导接触G1到G8及P1到P12的连接（例如，图2A中的211到219）。功率放大器101可包括在表面210与功率放大器单元111到126之间延伸的传导路径（例如，图3A和图3B中的311a、311b、318a、318b、331a、331b、333及337）。功率放大器单元111到126可包括通过连接和传导路径耦合到一些传导接触G1到G8及P1到P12的供电节点（例如，图3A和图3B中的198和199）。
图4根据本文中所述一些实施例，示出包括接口410的用户设备400的框图。用户设备可包括上面参照图1到图3C所述的装置100。如图4所示，用户设备也可包括天线413和414、处理单元431及存储器441。为简明起见，图4忽略了装置100的其它元件以便不混淆本文中所述实施例。例如，装置100可包括键盘、显示器（例如，包括触摸屏的LCD屏幕）、非易失性存储器端口（例如，通用串行总线(USB)端口）、图形处理器、应用处理器、扬声器及其它元件中的一项或更多项。
用户设备400可包括诸如具有无线通信能力的个人数字助理(PDA)、膝上型或便携式计算机等便携式无线通信装置、web平板计算机、无线电话、无线头戴机、寻呼机、即时通讯装置、数码相机、接入点、电视、医疗装置（例如，心率监护仪、血压监护仪等）或可以无线方式接收和/或传送信息的其它装置。
用户设备400的处理单元431和接口410可配置成与单个类型的通信网络或多个类型的通信网络进行通信。例如，处理单元431和接口410可配置成与WiFi、WiMax、LTE及其它通信网络中的一个或更多个网络进行通信。
处理单元431可包括单个处理器或多个处理器。单个或多个处理器可包括一个或更多个通用处理器、一个或更多个专用集成电路(ASIC)或其它类型的处理器。处理单元431可配置消息以便通过接口410传送到其它装置。处理单元431可配置成与接口410进行通信以便与其它装置无线交换消息。
存储器441可包括易失性存储器、非易失性存储器或两者的组合。存储器441可包含指令（例如，固件程序、软件程序或两者的组合），指令在由处理单元431执行时，促使用户设备执行操作。此类操作可包括通过天线413和414向或从用户设备无线传送，接收信号或两者。
如图4所示，接口410可包括收发器411和412，每个收发器可配置成与不同网络进行通信。例如，收发器411可配置成与LTE网络进行通信，并且收发器412可配置成与WiMax网络进行通信。图4示出用户设备包括两个收发器（例如，421和422）和两个天线（例如，413和414）的示例。收发器和天线的数量可不同。
收发器411可包括传送器421和接收器422以便在上述网络至少之一中通过天线413和414至少之一与其它装置（图4中未示出）无线交换（例如，发送和接收）消息。收发器412也可包括传送器和接收器（图4中未示出）以便通过天线413和414至少之一与其它装置无线交换消息。
装置100可包括用户设备（例如，蜂窝电话、平板计算机或其它设备）或者包括在用户设备中。因此，传送器421可以是配置成在LTE网络中或者在上述网络中（例如，WiFi、WiMax和其它网络）中的另一单个网络或多个网络中操作的用户设备的一部分。
收发器411和412至少之一可包括功率放大器。例如，收发器411的传送器412可包括功率放大器401。功率放大器401可包括上面参照图1到图3C所述的功率放大器101。
如图4所示，传送器412可包括电路402以生成要传送的信号。功率放大器401可接收电路402生成的信号（例如，输入信号），并且提供信号（例如，输出信号）到天线413和414至少之一以便传送。功率放大器401收到的信号（例如，输入信号）可包括与上面参照图1到图3C所述功率放大器101收到的信号“+”和“-”类似或相同的信号。因此，功率放大器401提供到天线413和414的信号（例如，输出信号）可包括与功率放大器101提供的信号Vout+和Vout-（或备选地基于信号Vout+和Vout-的信号）类似或相同的信号。
图4中收发器411的传送器421可包括OFDM传送器，使得电路402生成的信号的至少之一可包括正交频分复用(OFDM)信号。用户设备400可配置成在多输入多输出(MIMO)配置中操作。因此，功率放大器401可耦合到用户设备400的多个天线（例如，至少天线413和414）以便进行MIMO传送。电路402生成的信号可包括预编码的OFDM信号以便进行MIMO传送。
此外，传送器421也可包括布置成使用多个天线端口（例如，与天线413和414相关联的天线端口），通过上行链路信道传送OFDM信号的MIMO传送器。MIMO传送器可包括与每个天线端口相关联的至少一个RF功率放大器（例如，功率放大器401）。
在图4中，天线413和天线414可包括一个或多个定向或全向天线，例如包括偶极天线、单极天线、贴片天线、环形天线、微带天线或适合RF信号的传送的其它类型的天线。在一些实施例中，可使用具有多个孔径的单根天线，而不是两根或更多根天线。在此类实施例中，每个孔径可视为一根单独的天线。在一些MINO实施例中，天线可有效地分隔以利用空间分集和可在每根天线与传送站的天线之间产生的不同信道特征。在一些MIMO实施例中，天线可相隔高达1/10或更大的波长。
虽然用户设备示为具有几个单独的功能元件，但一个或多个功能元件可组合，并且可通过软件配置的元件的组合实现，如包括数字信号处理器(DSP)和/或其它硬件元件的处理元件。例如，一些元件可包括一个或多个微处理器、DSP、专用集成电路(ASIC)、射频集成电路(RFIC)及用于执行至少本文中所述功能的各种硬件和逻辑电路的组合。在一些实施例中，功能元件可指在一个或多个处理元件上操作的一个或多个过程。
本文中所述实施例可在硬件、固件和软件之一或其组合中实现。本文中所述实施例也可实现为在计算机可读存储介质上存储的指令，指令可由至少一个处理器读取和执行以执行本文中所述的操作。计算机可读存储介质可包括用于以机器（例如，计算机）可读形式存储信息的任何非暂时性机制。例如，计算机可读介质可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存装置及其它存储装置和介质。在这些实施例中，用户设备的一个或更多个处理器可配置有执行本文中所述操作的指令。
图5示出根据本文中所述一些实施例，包括装置505的IC封装500。IC封装500可对应于倒装芯片封装。装置505可包括图1的装置100或图4的用户设备。如图5所示，装置505可包括具有部分341的裸晶200（也在图3B中示出）。上面参照图1到图3C描述了包括诸如功率放大器101的功率放大器的裸晶200。在图5中，IC封装500可包括封装衬底（例如，有机衬底）512。
裸晶200可通过连接514耦合到封装衬底512而不使用接合金属线。连接514可包括受控塌陷芯片连接。封装衬底512可通过连接（例如，焊球或引脚）516耦合到电路板（例如，印刷电路板）518。封装衬底512可包括耦合到连接514和516的传导元件（例如，传导通路，未示出）以携带在裸晶与电路板518上其它组件（未示出）之间的信号（数据、时钟、功率和其它信号）。
本文中所述设备（例如，装置100和400和IC封装500）的图示旨在提供各种实施例的结构的一般理解，并且无意于提供可能利用本文中所述结构的设备的所有元件和特征的完整描述。
上面参照图1A到图4所述的实施例包括具有位于裸晶中的功率放大器单元的功率放大器、覆盖在裸晶的表面上且耦合到放大器单元的传导接触及覆盖在传导接触之间裸晶的表面上并且耦合到功率放大器单元的传导线。描述了包括另外设备和方法的其它实施例。
上面的描述和图形示出一些实施例以允许本领域技术人员实践本发明的实施例。其它实施例可包含结构、逻辑、电气过程和其它更改。示例只代表可能的变化。一些实施例的部分和特征可包括在其它实施例的部分和特征中或为其所替代。在阅读和理解上述描述后，本领域的技术人员将明白许多其它实施例。因此，本发明的各种实施例的范围由随附权利要求书及此类权利要求书被授权的等效物的完全范围确定。
本文提供了摘要以遵从要求提供摘要以允许读者快速确定本技术公开内容的本质和要点的37 C.F.R.§1.72(b)。摘要是在它将不用于解释或限制权利要求书的范围或含意的条件下提交。

Claims (31)

1. 一种功率放大器，包括：
位于裸晶中的功率放大器单元；
覆盖在所述裸晶的表面上并且耦合到所述放大器单元的传导接触；以及
覆盖在所述传导接触之间所述裸晶的表面上并且耦合到所述功率放大器单元的传导线，其中所述传导线形成所述功率放大器的变压器电路的一部分。
2. 如权利要求1所述的功率放大器，其中所述变压器电路包括单匝传送线路类型变换器电路，并且所述传导线形成所述变压器电路的初级和次级的至少一部分。
3. 如权利要求2所述的功率放大器，其中所述传导接触包括焊料凸点，并且所述传导线在所述传导接触之间的区域中布线。
4. 如权利要求3所述的功率放大器，其中功率放大器单元包括位于所述变压器电路内的功率放大器单元的第一群组和位于所述变压器电路外的功率放大器单元的第二群组。
5. 如权利要求4所述的功率放大器，其中所述功率放大器单元分布在所述裸晶的多个位置中，使得所述位置包括所述功率放大器的相等部分。
6. 如权利要求1所述的功率放大器，其中每个所述功率放大器单元包括供电节点，并且所述传导接触的至少一部分直接耦合到所述供电以将不间断功率和接地信号从所述传导接触的所述部分提供到每个所述功率放大器单元的所述供电节点。
7. 如权利要求6所述的功率放大器，其中所述传导接触的所述部分中的每个传导接触配置成接收所述功率和接地信号之一，并且所述传导中的三个传导线路包括位于在所述传导接触中两个传导接触之间的三个相应传导部分。
8. 一种功率放大器，包括：
位于裸晶中的功率放大器单元；
覆盖在所述裸晶的表面上以接收功率信号的传导接触的第一群组；
覆盖在所述裸晶的所述表面上以接收接地信号的传导接触的第二群组；
覆盖所述表面的传导线；以及
在所述表面与所述功率放大器单元之间延伸的传导路径，其中传导接触的所述第一群组的一部分通过所述传导路径的第一部分耦合到所述功率放大器单元的至少之一，传导接触的所述第二群组的一部分通过所述传导路径的第二部分耦合到所述功率放大器单元至少之一，以及所述传导线的一部分通过所述传导路径的第三部分耦合到所述功率放大器单元，其中所述传导线和所述传导路径的所述第三部分形成变压器电路的一部分以组合由所述功率放大器单元提供的信号。
9. 如权利要求8所述的功率放大器，其中功率放大器单元包括在大约1伏的供电电压操作的互补型氧化金属半导体(CMOS)晶体管。
10. 如权利要求8所述的功率放大器，其中每个所述功率放大器单元包括通过所述传导路径之一耦合到所述传导线之一的输出节点。
11. 如权利要求10所述的功率放大器，其中每个所述功率放大器单元包括接收差分信号的分量的输入节点。
12. 如权利要求8所述的功率放大器，其中所述功率放大器单元的第一功率放大器单元包括第一输出节点，并且所述功率放大器单元的第二功率放大器单元包括第二输出节点，以及所述第一和第二输出节点区域耦合到所述传导线中的相同传导线。
13. 如权利要求8所述的功率放大器，其中所述传导线形成传送线变压器的一部分。
14. 如权利要求8所述的功率放大器，其中传导接触的所述第一群组位于所述表面的第一侧上，传导接触的第二群组位于所述表面的第二侧上。
15. 如权利要求8所述的功率放大器，其中所述传导线之一形成环路的至少一部分，其中传导接触的所述第一和第二群组之一的第一传导接触位于所述环路内，并且传导接触的所述第一和第二群组之一的第二传导接触位于所述环路外。
16. 如权利要求15所述的功率放大器，其中所述第一传导接触耦合到所述功率放大器单元的第一功率放大器单元，所述第二传导接触耦合到所述功率放大器单元的第二功率放大器单元，所述第一功率放大器单元位于所述环路内，并且所述第二功率放大器单元位于所述环路外。
17. 如权利要求15所述的功率放大器，其中所述传导线的第一传导线位于所述环路内，并且所述传导线的第二传导线位于所述环路外。
18. 如权利要求17所述的功率放大器，其中所述第一传导线耦合到所述功率放大器单元的第一功率放大器单元的输入节点和输出节点之一，所述第二传导接触耦合到所述功率放大器单元的第二功率放大器单元的输入节点和输出节点之一，所述第一功率放大器单元位于所述环路内，并且所述第二功率放大器单元位于所述环路外。
19. 如权利要求8所述的功率放大器，其中所述功率放大器单元位于大约0.8平方毫米的裸晶面积内。
20. 如权利要求19所述的功率放大器，其中所述功率放大器具有在大约26dBm到大约32dBm范围中的输出功率。
21. 如权利要求20所述的功率放大器，其中所述功率放大器具有大约50%的峰值漏极效率。
22. 一种正交频分复用(OFDM)传送器，包括：
生成至少一个OFDM信号以便传送的电路；以及
将所述至少一个OFDM信号放大的功率放大器，所述功率放大器包括：
位于裸晶中的功率放大器单元；
覆盖在所述裸晶的表面上并且耦合到所述放大器单元的传导接触；以及
覆盖在所述传导接触之间所述裸晶的表面上并且耦合到所述功率放大器单元的传导线。
23. 如权利要求22所述的OFDM传送器，其中功率放大器单元包括在大约1伏的供电电压操作的晶体管，并且所述功率放大器具有在大约26dBm到大约32dBm范围中的输出功率。
24. 如权利要求23所述的OFDM传送器，其中所述传导线形成耦合到16个功率放大器单元的输出节点的多个变压器的一部分，并且所述传导接触耦合到所述功率放大器单元的供电节点以将所述供电电压提供到功率放大器单元。
25. 如权利要求22所述的OFDM传送器，其中所述功率放大器耦合到多个天线以便实现多输入多输出(MIMO)传送，并且所述至少一个OFDM信号包括为MIMO传送预编码的OFDM信号。
26. 如权利要求22所述的OFDM传送器，其中所述OFDM传送器是配置成在长期演进(LTE)网络中操作的用户设备的一部分。
27. 用户设备，包括：
射频(RF)功率放大器，包括位于裸晶中的功率放大器单元、包括覆盖在所述裸晶的表面上并且耦合到所述功率放大器单元的传导线的基于变压器的组合器；
覆盖在裸晶的表面上的受控塌陷芯片连接，所述受控塌陷芯片连接的一部分耦合到所述功率放大器单元，并且所述传导线的至少一部分位于所述受控塌陷芯片连接的所述部分之间；以及
耦合到所述RF功率放大器的至少一个天线。
28. 如权利要求27所述的用户设备，其中所述传导线包括位于所述受控塌陷芯片连接的两个之间的三个传导线。
29. 如权利要求28所述的用户设备，其中所述传导线中的两个形成所述基于变压器的组合器的变压器电路的初级的至少一部分，并且所述三个传导线之一形成所述变压器电路的次级的至少一部分。
30. 如权利要求29所述的用户设备，还包括通过所述受控塌陷芯片连接耦合到所述裸晶的封装衬底。
31. 如权利要求27所述的用户设备，其中所述RF功率放大器是布置成使用多个天线端口，通过上行链路信道传送正交频分复用(OFDM)信号的多输入多输出(MIMO)传送器的一部分，并且所述MIMO传送器包括与每个所述天线端口相关联的至少一个RF功率放大器。
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