CN116961779A - 芯片、噪声分析系统与噪声分析方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及芯片、噪声分析系统与噪声分析方法。一种芯片包含多个讯号接收电路、收发器电路与记忆体电路。多个讯号接收电路设置于芯片中的不同位置。收发器电路包含动态开关电路和基频处理器。动态开关电路用于输出来自多个讯号接收电路的其中之一的待分析讯号。基频处理器用于获取待分析讯号的频谱与强度，且用于获取外部天线接收到的输入射频讯号的数据封包。记忆体电路用于储存每个讯号接收电路的待分析讯号的频谱与强度，并将待分析讯号的频谱与强度传输至外部计算装置，以透过外部计算装置确定收发器电路的干扰讯号的干扰路径、干扰源或其组合。

Description

芯片、噪声分析系统与噪声分析方法

技术领域

本揭示文件有关芯片与电路验证的系统与方法，尤指一种可获得芯片内部讯号特性的芯片、噪声分析系统与噪声分析方法。

背景技术

随着系统单芯片的整合度及复杂度不断提升，芯片内部的半导体知识产权核之种类及操作频率也随之上升，使得不同种类的电路互相干扰的情形也益发严重。由于高速无线通信芯片对讯号噪声比的要求较高，排除对于射频电路的干扰便显得特别重要。在硅前(pre-silicon)验证阶段，开发者可以透过仿真软件评估可能的干扰源与干扰路径，但仿真软件与仿真数据可能有其局限，无法完整且正确地反映实际情况。另一方面，在硅后(post-silicon)验证阶段，开发者可以透过量测电路来评估可能的干扰源与干扰路径，但芯片中的电路元件与封装材料会遮挡干扰讯号可能的传播路径(例如芯片的基板)，使得芯片无法接受全面且完整的量测。

发明内容

本揭示文件提供一种芯片，此芯片包含多个讯号接收电路、收发器电路与记忆体电路。多个讯号接收电路设置于芯片中的不同位置。收发器电路包含动态开关电路和基频处理器。动态开关电路用于输出来自多个讯号接收电路的其中之一的待分析讯号。基频处理器用于获取待分析讯号的频谱与强度，且用于获取外部天线接收到的输入射频讯号的数据封包。记忆体电路用于储存每个讯号接收电路的待分析讯号的频谱与强度，并将每个讯号接收电路的待分析讯号的频谱与强度传输至外部计算装置，以透过外部计算装置确定收发器电路的干扰讯号的干扰路径、干扰源或其组合。

本揭示文件提供一种噪声分析方法，此方法适用于噪声分析系统。噪声分析系统包含芯片和外部计算装置，且芯片包含多个讯号接收电路、收发器电路与记忆体电路。前述方法包含以下流程：控制收发器电路的动态开关电路输出来自多个讯号接收电路的其中之一的待分析讯号；控制收发器电路的基频处理器获取每个讯号接收电路的待分析讯号的频谱与强度，其中基频处理器用于获取外部天线接收到的输入射频讯号的数据封包；储存每个讯号接收电路的待分析讯号的频谱与强度至记忆体电路；以及透过外部计算装置，依据每个讯号接收电路的待分析讯号的频谱与强度产生对应的显示讯号，其中显示讯号用于控制显示器产生显示画面，以确定收发器电路的干扰讯号的干扰路径、干扰源或其组合。

本揭示文件提供一种噪声分析系统，此系统包含芯片和外部计算装置。芯片包含多个讯号接收电路、收发器电路和记忆体电路。多个讯号接收电路设置于芯片中的不同位置。收发器电路包含动态开关电路和基频处理器。动态开关电路用于输出来自多个讯号接收电路的其中之一的待分析讯号。基频处理器用于获取待分析讯号的频谱与强度，且用于获取外部天线接收到的输入射频讯号的数据封包。记忆体电路用于储存每个讯号接收电路的待分析讯号的频谱与强度。外部计算装置用于依据每个讯号接收电路的待分析讯号的频谱与强度产生对应的显示讯号，且显示讯号用于控制显示器产生显示画面，以确定该收发器电路的干扰讯号的干扰路径、干扰源或其组合。

上述的芯片、噪声分析系统与噪声分析方法的优点之一，在于能获得与分析芯片各个指定部分的真实讯号特性，进而有助于精准地判断干扰源位置和干扰路径。

附图说明

图1为依据本揭示文件一实施例的集成电路封装的俯视示意图。

图2为依据本揭示文件一实施例的收发器电路简化后的功能方块图。

图3为依据本揭示文件另一实施例的收发器电路简化后的功能方块图。

图4为依据本揭示文件一实施例的噪声分析系统的示意图。

图5为依据本揭示文件一实施例的噪声分析方法的流程图。

具体实施方式

以下将配合相关图式来说明本揭示文件的实施例。在图式中，相同的标号表示相同或类似的元件或方法流程。

图1为依据本揭示文件一实施例的集成电路封装10的俯视示意图。为便于说明集成电路封装10的内部结构，图1省略了集成电路封装10的顶部结构。集成电路封装10包含芯片100、多个引线11和散热垫(Exposed Pad)12。在一些实施例中，集成电路封装10是四方平面无引线封装(Quad Flat No-Lead Package)，但本揭示文件不以此为限。引线11和散热垫12可焊接于印刷电路板(未绘示于图1)，并用于在芯片100和印刷电路板之间传递电压、电流或各种控制讯号。芯片100电性连接于散热垫12的第一表面PA，且在一实施例中芯片100可透过散热垫12接地或自印刷电路板接收电力输入。芯片100包含收发器电路110、讯号接收系统120、多个输入输出接脚130a～130c、第一功能方块140、第二功能方块150以及记忆体电路(未绘示于图1)。在一些实施例中，记忆体电路可整合至收发器电路110当中。

收发器电路110透过输入输出接脚130c耦接于印刷电路板上的外部天线TN。收发器电路110用于自外部天线TN接收输入射频讯号RF_in(绘示于图2)，收发器电路110也可用于传送输出射频讯号RF_out(绘示于图2)至外部天线TN。讯号接收系统120耦接于收发器电路110，用于接收芯片100不同位置的电压讯号或电流讯号，例如工作电压或运作所需的控制讯号。讯号接收系统120还用于将这些讯号传送至收发器电路110进行频谱分析与讯号强度分析，收发器电路110可以将分析结果记录于记忆体电路。讯号接收系统120接收到的讯号可能包含对于收发器电路110的干扰讯号。藉由分析记忆体电路中的数据，便能得知干扰输入射频讯号RF_in或输出射频讯号RF_out的干扰源及/或干扰路径。

讯号接收系统120包含设置于芯片100中不同位置的第一讯号接收电路122a～122b、第二讯号接收电路124a～124b以及第三讯号接收电路126a～126b。第一讯号接收电路122a～122b耦接于散热垫12的第一表面PA，用于传递散热垫12上不同位置的讯号至收发器电路110。第二讯号接收电路124a～124b耦接于芯片100的功能方块(如第一功能方块140及第二功能方块150)及/或基板(未绘示于图1)，用于传递不同功能方块的讯号或基板上不同位置的讯号至收发器电路110。第三讯号接收电路126a～126b耦接于不同的输入输出接脚130a～130b，用于传递输入输出接脚130a～130b上的讯号至收发器电路110。藉由分析上述不同种类的讯号，并比较干扰讯号与分析结果，便能判断干扰源及/或干扰路径。

在一些实施例中，第一讯号接收电路122a～122b与散热垫12的电性连接处对应于(或接近于)第一表面PA的不同侧边。例如，如图1所示，第一讯号接收电路122a～122b分别耦接于第一表面PA的左侧边附近的位置与第一表面PA的下侧边附近的位置。这样的排列方式有助于确认干扰讯号在散热垫12上的传递路径。举例来说，当干扰讯号的频谱已确认，且关连于第一讯号接收电路122a～122b的数据显示散热垫12上存在此特定频谱的讯号时，可进一步比较数据中第一讯号接收电路122a～122b的讯号强度。当第一讯号接收电路122b的讯号强度较大，代表干扰讯号可能是沿着图1中的干扰路径DP(以虚线标示)，自印刷电路板经由散热垫12下缘传递至收发器电路110。

在一些实施例中，第二讯号接收电路124a～124b分别位于第一功能方块140和第二功能方块150之内，且与基板电性连接。第一功能方块140和第二功能方块150可以执行不同的运作或是位于不同的时脉领域，因而对应于不同频率的噪声。例如，第一功能方块140和第二功能方块150可以是模拟至数字转换器(ADC)、数字至模拟转换器(DAC)、封包编码器、封包解码器或低压差线性稳压器，但不限于此。当干扰讯号的频谱已确认，便可自关连于第二讯号接收电路124a～124b的数据中判断干扰讯号是否源自于第一功能方块140和第二功能方块150。

相似地，藉由将第三讯号接收电路126a～126b耦接于不同的输入输出接脚130b～130c，便能判断干扰讯号是否源自于输入输出接脚130b～130c。

在上述的实施例中，第一讯号接收电路122a～122b、第二讯号接收电路124a～124b以及第三讯号接收电路126a～126b可以由金属导线实现，但不限于此。

在一些实施例中，第一讯号接收电路122a～122b、第二讯号接收电路124a～124b以及第三讯号接收电路126a～126b可以由天线单元(例如贴片天线)来实现。散热垫12、基板和输入输出接脚130b～130c上的讯号可以透过空气或其他电路元件耦合至天线单元，接着传递至收发器电路110。在此情况下，第一讯号接收电路122a～122b的位置可接近于第一表面PA的不同侧边但不直接电性连接于散热垫12；第二讯号接收电路124a～124b可分别位于第一功能方块140和第二功能方块150之内且不直接电性连接于基板；第三讯号接收电路126a～126b的位置可分别接近但不直接电性连接于输入输出接脚130b～130c。

在另一些实施例中，第一讯号接收电路122a～122b、第二讯号接收电路124a～124b以及第三讯号接收电路126a～126b可以由金属导线和天线单元的组合来实现。

图2为依据本揭示文件一实施例的收发器电路110简化后的功能方块图。收发器电路110包含动态开关电路210、接收处理器220、发射处理器230、本地振荡器240、天线切换电路250以及基频处理器260。天线切换电路250耦接于动态开关电路210和发射处理器230，用于根据接收模式和发射模式将外部天线TN切换至动态开关电路210或发射处理器230。在一些实施例中，天线TN可实施为多个分别耦接于接收处理器220和发射处理器230的天线，且天线切换电路250可以省略。在另一些实施例中，收发器电路110可包含多组接收处理器220与发射处理器230，这些接收处理器220与发射处理器230可配合多个天线运作，以使收发器电路110具备多输入多输出(MIMO)的功能。

动态开关电路210的多个输入端耦接于天线切换电路250和讯号接收系统120(亦即耦接于第一讯号接收电路122a～122b、第二讯号接收电路124a～124b以及第三讯号接收电路126a～126b)。动态开关电路210的输出端耦接于接收处理器220。动态开关电路210用于选择性地将讯号接收系统120与天线切换电路250的其中之一切换至接收处理器220，其中基频处理器260可用于控制动态开关电路210的切换运作。在一些实施例中，在一般操作情况下(例如，图1的集成电路封装10作为智能型手机的通讯系统的一部分)，基频处理器260可以控制动态开关电路210导通天线切换电路250和接收处理器220，并断开讯号接收系统120和接收处理器220，亦即外部天线TN接收到的输入射频讯号RF_in可以经由天线切换电路250和动态开关电路210传递至接收处理器220。

在另一些实施例中，在进行电路验证之情况下(例如对于图1的集成电路封装10进行硅后(post-silicon)验证)，基频处理器260可以控制动态开关电路210导通讯号接收系统120和接收处理器220，并断开天线切换电路250和接收处理器220。基频处理器260会控制动态开关电路210以合适的顺序将第一讯号接收电路122a～122b、第二讯号接收电路124a～124b以及第三讯号接收电路126a～126b依次连接至接收处理器220。换言之，动态开关电路210会将多个讯号接收电路分别接收到的多个讯号依次输出，以作为待分析讯号Sta传递至接收处理器220。

接收处理器220耦接于动态开关电路210和基频处理器260之间。发射处理器230耦接于天线切换电路250和基频处理器260之间。藉由与本地振荡器240的配合运作，接收处理器220用于将外部天线TN接收的输入射频讯号RF_in解调为输入基频讯号B_in，且用于将待分析讯号Sta解调为待分析基频讯号Sta_b。接收处理器220会将解调后的讯号传递至基频处理器260。另外，藉由与本地振荡器240的配合运作，发射处理器230用于将基频处理器260产生的输出基频讯号B_out调制为输出射频讯号RF_out，并透过天线切换电路250传递至外部天线TN。

在一些实施例中，在一般操作情况下，基频处理器260用于自输入基频讯号B_in获取数据封包，亦即获取输入射频讯号RF_in所传递的数据封包。在另一些实施例中，在进行电路验证之情况下，基频处理器260用于对待分析基频讯号Sta_b进行频谱分析与讯号强度分析，以获取待分析讯号Sta之频谱与强度。基频处理器260会将每笔待分析讯号Sta之频谱与强度储存于记忆体电路，因而记忆体电路中储存有第一讯号接收电路122a～122b、第二讯号接收电路124a～124b以及第三讯号接收电路126a～126b每一者所接收到的讯号之频谱与强度。

图3为依据本揭示文件一实施例的收发器电路110简化后的功能方块图。在本实施例中，收发器电路110包含动态开关电路310、接收处理器320、发射处理器330、本地振荡器340、天线切换电路350以及基频处理器360。发射处理器330与本地振荡器340的连接关系、优点以及运作分别相似于图2中的对应电路方块，为简洁起见，在此不重复赘述。

天线切换电路350耦接于接收处理器320和发射处理器330。在一些实施例中，在一般操作情况下，天线切换电路350用于根据接收模式和发射模式将外部天线TN切换至接收处理器320或发射处理器330。

动态开关电路310耦接于讯号接收系统120(亦即耦接于第一讯号接收电路122a～122b、第二讯号接收电路124a～124b以及第三讯号接收电路126a～126b)与基频处理器360之间。在一些实施例中，在进行电路验证之情况下，动态开关电路310用于将讯号接收系统120中的多个讯号接收电路依序导通至基频处理器360，以将多个讯号接收电路分别接收到的多个讯号依次输出作为待分析讯号Sta。动态开关电路310还用于将待分析讯号Sta传递至基频处理器360。

基频电路360用于控制动态开关电路310的切换运作。在一些实施例中，在一般操作情况下，基频处理器360用于自输入基频讯号B_in获取数据封包，亦即获取输入射频讯号RF_in所传递的数据封包。在另一些实施例中，在电路进行验证之情况下，基频处理器360用于对待分析讯号Sta进行频谱分析与讯号强度分析，以获取待分析讯号Sta之频谱与强度。换言之，在本实施例中，待分析讯号Sta无需经过解调即可输入至基频处理器360进行分析。

图4为依据本揭示文件一实施例的噪声分析系统400的示意图。噪声分析系统400包含外部计算装置410与集成电路封装420。外部计算装置410耦接于集成电路封装420。集成电路封装420设置于印刷电路板PB且用于透过外部天线TN进行无线通信。在一些实施例中，外部计算装置410可以由个人电脑、笔记型电脑或其他具有计算能力的电子装置来实现。集成电路封装420可以用图1的集成电路封装10来实现。换言之，集成电路封装420可包含芯片100，因而可包含图2或图3的实施例中的收发器电路110。

外部计算装置410用于控制收发器电路110对讯号接收系统120所接收到的讯号进行频谱分析与讯号强度分析，且用于自记忆体电路读取收发器电路110的分析结果。在一些实施例中，外部计算装置410用于依据分析结果产生对应的显示讯号，显示讯号用于控制外部计算装置410的显示器或额外的显示器产生对应的显示画面，例如包含频谱图的显示画面。藉此，芯片100的开发者能确定干扰收发器电路110的干扰讯号的干扰路径及/或干扰源在集成电路封装420和印刷电路板PB中的位置。在一些实施例中，外部计算装置410用于自分析结果自动确定干扰路径及/或干扰源的位置，并产生对应的显示讯号，以控制控制外部计算装置410的显示器或额外的显示器提供包含干扰路径及/或干扰源的位置的显示画面。

详细而言，外部计算装置410中的非暂态电脑可读取媒体储存有一或多个电脑可读取指令。当执行这些指令时，这些指令会使外部计算装置410执行图5中的噪声分析方法500的部分或全部，以控制收发器电路110执行前述频谱分析与讯号强度分析。以下将配合第1～5图来说明噪声分析方法500。

在流程S510中，外部计算装置410控制动态开关电路210(或动态开关电路310)输出来自第一讯号接收电路122a～122b、第二讯号接收电路124a～124b以及第三讯号接收电路126a～126b其中之一的待分析讯号Sta。

在流程S520中，外部计算装置410控制基频处理器260(或基频处理器360)对待分析讯号Sta进行频谱分析与讯号强度分析，以获取每个讯号接收电路的待分析讯号Sta的频谱与强度。

在流程S530中，基频处理器260(或基频处理器360)将每个讯号接收电路的待分析讯号Sta的频谱与强度储存于芯片100中的记忆体电路。

在流程S540中，外部计算装置410读取记忆体电路中每个讯号接收电路的待分析讯号Sta的频谱与强度。在一些实施例中，外部计算装置410依据读取到的这些分析结果产生显示讯号以控制本身的或额外的显示器产生对应的显示画面，藉此可使芯片100的开发者确定干扰路径及/或干扰源位置。在一些实施例中，外部计算装置410依据这些分析结果自动确定干扰路径及/或干扰源位置，并产生显示讯号以控制本身的或额外的显示器提供包含干扰路径及/或干扰源位置的显示画面。

综上所述，本揭示文件中的芯片100、噪声分析系统400与噪声分析方法500能获得并分析芯片100中各个指定部分的真实讯号特性，因而有助于精准地判断干扰源位置和干扰路径。换言之，本揭示文件中的多个实施例克服了传统电路验证过程中普遍面临的问题，例如仿真数据的正确性与完整性不足以及芯片的结构复杂而难以全面量测等等。

另外，本揭示文件多个实施例中，由于负责无线通信的基频处理器260(或基频处理器360)可在进行电路验证时改为执行频谱分析与讯号强度分析，芯片100无需为了电路验证设置额外的逻辑电路，因而有助于缩小整体电路面积。

在说明书及申请专利范围中使用了某些词汇来指称特定的元件。然而，所属技术领域中具有通常知识者应可理解，同样的元件可能会用不同的名词来称呼。说明书及申请专利范围并不以名称的差异做为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来做为区分的基准。在说明书及申请专利范围所提及的「包含」为开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。另外，「耦接」在此包含任何直接及间接的连接手段。因此，若文中描述第一元件耦接于第二元件，则代表第一元件可通过电性连接或无线传输、光学传输等信号连接方式而直接地连接于第二元件，或者通过其他元件或连接手段间接地电性或信号连接至该第二元件。

在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列举的其中之一或多个项目的任意组合。另外，除非说明书中特别指明，否则任何单数格的用语都同时包含复数格的涵义。

以上仅为本揭示文件的较佳实施例，在不脱离本揭示文件的范围或精神的情况下，可以对本揭示文件的结构进行各种修饰和均等变化。综上所述，凡在以下请求项的范围内对于本揭示文件所做的修饰以及均等变化，皆为本揭示文件所涵盖的范围。

【符号说明】

10:集成电路封装

11:引线

12:散热垫

100:芯片

110:收发器电路

120:讯号接收系统

122a～122b:第一讯号接收电路

124a～124b:第二讯号接收电路

126a～126b:第三讯号接收电路

130a～130c:输入输出接脚

140:第一功能方块

150:第二功能方块

TN:外部天线

PA:第一表面

DP:干扰路径

210,310:动态开关电路

220,320:接收处理器

230,330:发射处理器

240,340:本地振荡器

250,350:天线切换电路

RF_in:输入射频讯号

RF_out:输出射频讯号

B_in:输入基频讯号

B_out:输出基频讯号

Sta:待分析讯号

Sta_b:待分析基频讯号

400:噪声分析系统

410:外部计算装置

420:集成电路封装

PB:印刷电路板

500:噪声分析方法

S510～S540:流程。

Claims (10)

1.一种芯片，包含：

多个讯号接收电路，设置于该芯片中的不同位置；

一收发器电路，包含：

一动态开关电路，用于输出来自该多个讯号接收电路的其中之一的一待分析讯号；以及

一基频处理器，用于获取该待分析讯号的频谱与强度，且用于获取一外部天线接收到的一输入射频讯号的一数据封包；以及

一记忆体电路，用于储存每个讯号接收电路的该待分析讯号的频谱与强度，并将每个讯号接收电路的该待分析讯号的频谱与强度传输至一外部计算装置，以透过该外部计算装置确定该收发器电路的一干扰讯号的一干扰路径、一干扰源或其组合。

2.根据权利要求1所述之芯片，其中，该动态开关电路用于输出该待分析讯号与该输入射频讯号的其中之一，该收发器电路还包含：

一接收处理器，耦接于该动态开关电路与该基频处理器之间，用于解调该待分析讯号以产生一待分析基频讯号，且用于解调该输入射频讯号以产生一输入基频讯号，

其中该基频处理器用于自该待分析基频讯号获取该待分析讯号的频谱与强度，且用于自该输入基频讯号获取该数据封包。

3.根据权利要求1所述之芯片，其中，该多个讯号接收电路包含多个第一讯号接收电路，其中该芯片用于设置于一散热垫的一第一表面，该多个第一讯号接收电路用于传递来自该散热垫上不同位置的多个第一讯号至该收发器电路。

4.根据权利要求1所述之芯片，还包含一基板、多个功能方块或其组合，

其中该多个讯号接收电路包含多个第二讯号接收电路，该多个第二讯号接收电路用于传递多个第二讯号至该收发器电路，

其中该多个第二讯号来自该基板的不同位置，或来自该多个功能方块中的不同功能方块。

5.根据权利要求1所述之芯片，还包含：

多个输入输出接脚，

其中该多个讯号接收电路包含多个第三讯号接收电路，该多个第三讯号接收电路用于传递来自该多个输入输出接脚的多个第三讯号至该收发器电路。

6.根据权利要求1所述之芯片，其中，该动态开关电路用于将该多个讯号接收电路分别接收到的多个讯号依序输出以作为该待分析讯号。

7.根据权利要求1至6中任一者所述之芯片，其中，该多个讯号接收电路包含一金属导线、一天线单元或其组合。

8.一种噪声分析方法，适用于一噪声分析系统，其中该噪声分析系统包含一芯片和一外部计算装置，该芯片包含多个讯号接收电路、一收发器电路与一记忆体电路，该方法包含：

控制该收发器电路的一动态开关电路输出来自该多个讯号接收电路的其中之一的一待分析讯号；

控制该收发器电路的一基频处理器获取每个讯号接收电路的该待分析讯号的频谱与强度，其中该基频处理器用于获取一外部天线接收到的一输入射频讯号的一数据封包；

储存每个讯号接收电路的该待分析讯号的频谱与强度至该记忆体电路；以及

透过该外部计算装置，依据每个讯号接收电路的该待分析讯号的频谱与强度产生对应的一显示讯号，其中该显示讯号用于控制一显示器产生一显示画面，以确定该收发器电路的一干扰讯号的一干扰路径、一干扰源或其组合。

9.根据权利要求8所述之噪声分析方法，其中，透过该收发器电路的该基频处理器获取每个讯号接收电路的该待分析讯号的频谱与强度包含：

透过该收发器电路的一接收处理器解调该待分析讯号以产生一待分析基频讯号；以及

透过该收发器电路的该基频处理器自该待分析基频讯号获取该待分析讯号的频谱与强度。

10.一种噪声分析系统，包含：

一芯片，包含：

多个讯号接收电路，设置于该芯片中的不同位置；

一收发器电路，包含：

一动态开关电路，用于输出来自该多个讯号接收电路的其中之一的一待分析讯号；以及

一基频处理器，用于获取该待分析讯号的频谱与强度，且用于获取一外部天线接收到的一输入射频讯号的一数据封包；以及

一记忆体电路，用于储存每个讯号接收电路的该待分析讯号的频谱与强度；以及

一外部计算装置，用于依据每个讯号接收电路的该待分析讯号的频谱与强度产生对应的一显示讯号，其中该显示讯号用于控制一显示器产生一显示画面，以确定该收发器电路的一干扰讯号的一干扰路径、一干扰源或其组合。