KR101067879B1 - 내부 트레이스 안테나 요소들을 갖는 집적 회로 - Google Patents

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Abstract

집적 회로는 회로 블럭, 밀리미터파(MMW) 전단, 및 접속 모듈을 포함한다. 접속 모듈은 제 1 및 제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈들, 및 제 1 및 제 2 트레이스부들을 포함한다. 제 1 트레이스부는 MMW 전단에 대한 안테나 세그먼트를 제공하고, 제 1 및 제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈들, 및 제 1 및 제 2 트레이스부들의 일련의 결합은 회로 블럭에 대한 접속을 제공한다.

Description

내부 트레이스 안테나 요소들을 갖는 집적 회로{IC HAVING IN-TRACE ANTENNA ELEMENTS}
본 발명은 일반적으로 무선 통신에 관한 것이며, 특히 무선 통신을 제공하기 위해 사용되는 집적 회로에 관한 것이다.
통신 시스템들은 무선 및/또는 유선 통신 장치들 사이에 무선 및 유선 통신을 지원하는 것으로 알려져 있다. 그러한 통신 시스템들은 국내 내지 국제 셀룰러 전화 통신 시스템으로부터 인터넷이나, 포인트-투-포인트 가정용 무선 네트워크(point-to-point in-home wireless networks) 또는 RFID(radio frequency identification) 시스템들에 이른다. 각 형태의 통신 시스템은 하나 또는 그 이상의 통신 표준을 준수하여 제조되고 또한 그렇게 운용된다. 예를 들어, 무선 통신 시스템들은, RFID, IEEE 802.11, 블루투스(Bluetooth), AMPS(advanced mobile phone services), 디지털 AMPS, GSM(global system for mobile communications), CDMA(code division multiple access), LMDS(local multi-point distribution systems), MMDS(multi-channel-multi-point distribution systems), 및/또는 각각의 변형들을 포함하는 하나 또는 그 이상의 표준들을 준수하여 동작할 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
무선 통신 시스템의 유형에 의존하여, 셀룰러 전화기, 양 방향 무선장치(two-way radio), 개인 디지털 보조장치(personal digital assistant;PDA), 개인용 컴퓨터(personal computer;PC), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 가정용 오락기기(home entertainment equipment), RFID 리더(reader), RFID 태그(tag) 등과 같은 무선 통신 장치는 직접적으로 또는 간접적으로 다른 무선 장치들과 통신한다. 직접적인 통신들(또한 포인트-투-포인트 통신들로 알려진)을 위하여, 참여하는(participating) 무선 통신 장치들은 그들의 수신기들 및 송신기들을 동일한 채널 또는 채널들(예를 들면, 무선 통신 시스템의 복수의 무선 주파수(RF) 반송파들(carriers) 중의 하나 또는 몇몇 시스템들을 위한 특정 RF 주파수)에 동조(tune)하고 그 채널(들)을 통해 통신한다. 간접적인 무선 통신들을 위하여, 각 무선 통신 장치는 관련(associated) 기지국(base station)(예를 들면, 셀룰러 서비스(cellular services) 용) 및/또는 관련 액세스 포인트(access point)(예를 들면, 가정용 또는 실내용 무선 통신망을 위한)과 할당된 채널을 통하여 직접적으로 통신한다. 무선 통신 장치들 사이의 통신 연결을 완성하기 위해, 관련 기지국들 및/또는 관련 액세스 포인트들은, 시스템 제어기(system controller)를 통하여, 공중 교환 전화망(public switch telephone network)을 통하여, 인터넷을 통하여, 및/또는 몇몇의 다른 광역 통신망(wide area network)을 통하여, 서로 간에 직접적으로 통신한다.
무선 통신들에 참여하기 위한 각각의 무선 통신 장치에 있어서, 그것은 내장 무선 송수신기(built-in radio transceiver)(즉, 수신기 및 송신기(receiver and transmitter))를 포함하거나 관련 무선 송수신기(예를 들면, 가정용 및/또는 실내용 무선 통신 망들을 위한 스테이션(station), RF 모뎀 등)에 결합된다. 알려진 바와 같이, 수신기는 안테나에 결합되고 저잡음 증폭기(low noise amplifier), 하나 또는 그 이상의 중간 주파수 단들(intermediate frequency stages), 필터링 단(filtering stage), 및 데이터 복원 단(data recovery stage)을 포함한다. 저잡음 증폭기는 안테나를 통해 착신(inbound) RF 신호들을 수신하고 그 후 증폭한다. 하나 또는 그 이상의 중간 주파수 단들은 증폭된 RF 신호를 기저대역 신호들 또는 중간 주파수(IF) 신호들)로 변환하기 위해 하나 또는 그 이상의 국부 발진들과 믹싱(mix)한다. 필터링 단(filtering stage)은 대역 신호들로부터 원치 않는 신호들을 감쇠시키고 필터링된 신호들을 생성하기 위해 기저대역 신호들 또는 IF 신호들을 필터링(filter)한다. 데이터 복원 단은 특정 무선 통신 표준에 따라 필터링된 신호들로부터 비가공 데이터(raw data)를 복원한다.
또한 알려진 바와 같이, 송신기는 데이터 변조 단, 하나 또는 그 이상의 중간 주파수 단들, 및 전력 증폭기를 포함한다. 데이터 변조 단은 비가공 데이터를 특정 무선 통신 표준에 따라 기저대역 신호들로 변환한다. 하나 또는 그 이상의 중간 주파수 단들은 RF 신호들을 생성하기 위해 그 기저대역 신호들을 하나 또는 그 이상의 국부 발진들과 믹싱한다. 전력 증폭기는 안테나를 통한 전송(transmission)에 앞서 RF 신호들을 증폭한다.
현재, 무선 통신들은 허가 또는 비허가 주파수 스펙트럼들 내에서 일어난다. 예를 들면, WLAN(wireless local area network) 통신들은 900 MHz, 2.4 GHz 및 5 GHz의 비허가 공업용, 과학용, 및 의료용(Industrial, Scientific, and Medical;ISM) 주파수 스펙트럼 내에서 일어난다. ISM 주파수 스펙트럼은 비허가이지만, 전력, 변조 기법들, 및 안테나 이득에 있어서 제한이 있다. 다른 비허가 주파수 스펙트럼은 55-64 GHz의 V 대역(V-band)이다.
무선 통신의 무선 부분은 안테나로 시작하고 종료하므로, 적절하게 설계된 안테나 구조체는 무선 통신 장치들의 중요한 요소이다. 알려진 바와 같이, 안테나 구조체는 동작 주파수에서 희망 임피던스(예를 들면 50 옴), 희망 동작 주파수에서 중심이 되는 희망 대역폭, 그리고 희망 길이(예를 들면, 모노폴 안테나(monopole antenna)용 동작 주파수의 1/4 파장)를 가지도록 설계된다. 더 알려진 바와 같이, 안테나 구조체는 단일 모노폴 또는 다이폴(dipole) 안테나, 다이버시티 안테나 구조체(diversity antenna structure), 동일한 편파(same polarization), 상이한 편파(different polarization), 및/또는 어떤 개수의 다른 전자기적 특징들을 포함할 수 있다.
RF 송수신기들용의 한가지 대중적인 안테나 구조체는 3차원 공중 헬릭스 안테나(in-air helix antenna)이고, 이는 확장된 스프링과 유사하다. 공중 헬릭스 안테나는 자기 무지향성 모노폴 안테나(magnetic omni-directional mono pole antenna)를 제공한다. 3차원 안테나들의 다른 유형들은 직사각형(rectangular shape), 혼(horn) 형태 등의 개구면 안테나들(aperture antennas); 원뿔(conical)형, 원통(cylinder)형, 타원(elliptical)형 등을 갖는 3차원 다이폴 안테나들; 및 평면 리플렉터(reflector), 코너(corner) 리플렉터, 또는 접시형(parabolic) 리플렉터를 갖는 리플렉터 안테나들을 포함한다. 그러한 3차원 안테나들에서의 이슈는 그들이 실질적으로 집적 회로의 2차원 공간에서 및/또는 IC를 지지하는 인쇄회로기판(printed circuit board;PCB) 상에서 구현될 수 없다는 것이다.
2차원 안테나들은 미앤더링 패턴(meanderign pattern) 또는 마이크로 스트립(micro strip) 구성(configuration)을 포함하는 것으로 알려져 있다. 효율적인 안테나 동작을 위해, 안테나의 길이는 모노폴 안테나에 있어서 1/4 파장 그리고 다이폴 안테나에 있어서는 1/2 파장이어야 하고, 여기서 파장(λ) = c/f이고, c는 빛의 속도이며 f는 주파수이다. 예를 들면, 900 MHz에서 1/4 파장 안테나는 대략 8.3 센티미터의 총 길이(즉, 0.25*(3x108 m/s)/(900x106 c/s) = 0.25x33cm, 여기서 m/s는 초당 미터이고 c/s는 초당 싸이클이다)를 갖는다. 다른 예로서, 2400 MHz에서 1/4 파장 안테나는 대략 3.1 cm의 총 길이(즉, 0.25*(3x108 m/s)/(2.4x109 c/s) = 0.25x12.5cm)를 갖는다. 이와 같이, 안테나 크기 때문에 수백만 개의 트랜지스터들을 갖는 상대적으로 복잡한 IC는 2 내지 20 밀리미터 x 2 내지 20 밀리미터의 크기를 가지므로, 칩 상에 구현될 수 없다.
IC 제조 기술이 계속해서 발전되고, IC들은 트랜지스터들이 점점더 많아짐에 따라 점점 더 작아질 것이다. 이들 발전은 전자 장치들의 크기에 있어서 감소를 허용하는 반면, 그것은 신호들, 데이터, 클록 신호들, 동작 명령들 등을 장치의 복수의 IC들에게 및 IC들로부터 제공하고 받는 것의 설계 도전을 제공한다. 현재, 이는 IC 패키징 및 다중 층(layer) PCB들에서의 개선들에 의해 어드레싱된다. 예를 들면, IC들은 작은 공간(예를 들면, 2 내지 20 밀리미터 x 2 내지 20 밀리미터)에서 100-200 핀들의 볼 그리드 어레이(ball-grid array)를 포함할 수 있다. 다중 층 PCB는 PCB 상에 적어도 하나의 다른 요소로 라우팅하기 위해 IC의 핀들 각각의 하나에 대한 트레이스(trace)를 포함한다. 명백히, IC들 사이의 통신에서의 발전들은 IC 제조에서 도래할 발전들을 적합하게 지원할 필요가 있다.
그러므로, 집적 회로 안테나 구조체 및 그에 의한 무선 애플리케이션들에 대한 요구가 존재한다.
본 발명 이하의 도면들의 간단한 설명, 발명의 상세한 설명 및 청구항들에서 더 설명되는 장치 및 동작의 방법들로 특징지어진다.
본 발명의 일 측면에 따라, 집적 회로(integrated circuit; IC)는,
회로 블럭;
밀리미터파(millimeter wave; MMW) 전단(front-end); 및
상기 회로 블럭 및 상기 MMW 전단에 결합된 접속 모듈을 포함하고,
상기 접속 모듈은,
제 1 주파수 종속적(dependent) 임피던스(impedance) 모듈;
제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈;
상기 제 1 주파수 종속적 임피던스 모듈과 상기 제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈 사이에 결합되며, 상기 MMW 전단에 대한 안테나 세그먼트를 제공하는 제 1 트레이스부(trace section); 및
상기 제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈과 상기 회로 블럭 사이에 결합되는 제 2 트레이스부를 포함하며,
상기 제 1 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 1 트레이스부, 및 상기 제 2 트레이스부의 일련의 결합은 상기 회로 블럭에 대한 접속을 제공한다.
바람직하게는, 상기 집적 회로는,
다이(die)를 더 포함하고,
상기 회로 블럭, 상기 MMW 전단, 및 상기 접속 모듈은 상기 다이 상에 구현된다.
바람직하게는, 상기 집적 회로는,
다이(die), 및
상기 다이를 지지하는 패키지 기판(package substrate)을 더 포함하고,
상기 회로 블럭, 및 상기 MMW 전단은 상기 다이 상에 구현되고,
상기 접속 모듈의 일부분은 상기 패키지 기판 상에 구현되고, 상기 접속 모듈의 나머지 부분은 상기 다이 상에 구현된다.
바람직하게는, 상기 집적 회로는,
제 2 회로 블럭을 더 포함하고,
상기 접속 모듈은 상기 제 2 회로 블럭에 상기 회로 블럭을 결합한다.
바람직하게는, 상기 회로 블럭은 상기 접속 모듈을 통해 데이터 신호를 수신 또는 송신하도록 동작가능하다.
바람직하게는, 상기 회로 블럭은 상기 접속 모듈을 통해 전원 공급기 소스(source), 또는 전원 공급기 리턴(return)에 결합된다.
바람직하게는, 상기 집적 회로는,
제 3 주파수 종속적 임피던스 모듈, 및
상기 제 1 주파수 종속적 임피던스 모듈과 상기 제 3 주파수 종속적 임피던스 모듈 사이에 결합된 제 3 트레이스부를 더 포함하고,
상기 제 3 트레이스부는 상기 MMW 전단에 대한 제 2 안테나 세그먼트를 제공하고, 상기 안테나 세그먼트 및 상기 제 2 안테나 세그먼트는 다이폴 안테나를 형성한다.
바람직하게는, 상기 제 1 주파수 종속적 임피던스 모듈 및 상기 제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈 각각은,
인덕터;
인덕터, 및 캐패시터;
인덕터, 및 인덕터 캐패시터 탱크 회로(inductor-capacitor tank circuit);및
인덕터, 및 저대역 통과 필터 중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 상기 집적 회로는,
상기 제 1 트레이스부가 상기 MMW 전단에 대한 모노폴 안테나를 제공하도록, 제 1 트레이스부에 인접한 접지면(ground plane)을 더 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따라, 집적 회로(integrated circuit; IC)는,
회로 블럭;
밀리미터파(millimeter wave; MMW) 전단(front-end);
제 1 접속 모듈;
제 2 접속 모듈; 및
고주파수 접속 모듈을 포함하고,
상기 제 1 접속 모듈은,
제 1 주파수 종속적(dependent) 임피던스(impedance) 모듈;
제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈;
상기 제 1 주파수 종속적 임피던스 모듈과 상기 제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈 사이에 결합되고, 상기 MMW 전단에 대한 안테나 세그먼트를 제공하는 제 1 트레이스부(trace section); 및
상기 제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈과 상기 회로 블럭 사이에 결합된 제 2 트레이스부를 포함하고,
상기 제 2 접속 모듈은,
제 3 주파수 종속적 임피던스 모듈;
제 4 주파수 종속적 임피던스 모듈;
상기 제 3 주파수 종속적 임피던스 모듈과 상기 제 4 주파수 종속적 임피던스 모듈 사이에 결합되고, 상기 MMW 전단에 대한 제 2 안테나 세그먼트를 제공하는 제 3 트레이스부; 및
상기 제 4 주파수 종속적 임피던스 모듈과 상기 회로 블럭 사이에 결합된 제 4 트레이스부를 포함하고,
상기 제 1 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 1 트레이스부, 및 상기 제 2 트레이스부의 일련의 결합은 상기 회로 블럭에 대한 제 1 접속을 제공하고,
상기 제 3 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 4 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 3 트레이스부, 및 상기 제 4 트레이스부의 일련의 결합은 상기 회로 블럭에 대한 제 2 접속을 제공하고,
상기 제 1 안테나 세그먼트, 및 상기 제 2 안테나 세그먼트가 상기 MMW 전단의 동작 주파수에 대응하는 주파수 범위에서 서로 동작가능하게 접속되도록, 상기 고 주파수 접속 모듈은 상기 제 1 트레이스부 및 상기 제 3 트레이스부에 결합된다.
바람직하게는, 상기 고주파수 접속 모듈은 일련의 인덕터 캐패시터 탱크 회로(inductor-capacitor tank circuit)를 포함한다.
바람직하게는, 상기 집적 회로는,
제 3 접속 모듈; 및
제 2 고주파수 접속 모듈을 더 포함하고,
상기 제 3 접속 모듈은,
제 5 주파수 종속적 임피던스 모듈;
제 6 주파수 종속적 임피던스 모듈;
상기 제 5 주파수 종속적 임피던스 모듈과 상기 제 6 주파수 종속적 임피던스 모듈 사이에 결합되고, 상기 MMW 전단에 대한 제 3 안테나 세그먼트를 제공하는 제 5 트레이스부; 및
상기 제 6 주파수 종속적 임피던스 모듈과 상기 회로 블럭 사이에 결합된 제 6 트레이스부를 포함하고,
상기 제 5 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 6 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 5 트레이스부, 및 상기 제 6 트레이스부의 일련의 결합은 상기 회로 블럭에 대한 제 3 접속을 제공하고,
상기 제 1 안테나 세그먼트, 상기 제 2 안테나 세그먼트, 및 상기 제 3 안테나 세그먼트가 상기 MMW 전단의 동작 주파수에 대응하는 주파수 범위에서 서로 동작가능하게 접속되도록, 상기 제 2 고주파수 접속 모듈은 상기 제 3 트레이스부 및 상기 제 5 트레이스부에 결합된다.
바람직하게는, 상기 집적 회로는,
안테나 결합 회로를 더 포함하고,
상기 안테나 결합 회로는,
상기 제 1 안테나 세그먼트 또는 상기 제 3 안테나 세그먼트에 결합된 송신선; 및
상기 송신선에 결합된 변압기를 포함한다.
바람직하게는, 상기 안테나 결합 회로는 상기 변압기에 결합된 임피던스 정합 회로를 더 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따라, 집적 회로(integrated circuit; IC)는,
복수의 주파수 종속적(dependent) 임피던스(impedence) 모듈들; 및
복수의 트레이스부(trace section)들을 포함하고,
상기 복수의 트레이스부들 중 제 1 트레이스부는 상기 복수의 주파수 종속적 임피던스 모듈들 중 제 1 주파수 종속적 임피던스 모듈과 제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈 사이에 결합되고, 상기 제 1 트레이스부는 안테나 세그먼트를 제공하며,
상기 복수의 트레이스부들 중 제 2 트레이스부는 상기 제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈에 결합되고, 상기 제 1 주파수 종속적 임피던스, 상기 제 2 주파수 종속적 임피던스, 상기 제 1 트레이스부, 및 상기 제 2 트레이스부의 일련의 결합은 접속을 제공한다.
바람직하게는, 상기 집적 회로는,
상기 복수의 트레이스부들 중 제 3 트레이스부, 및 제 4 트레이스부를 더 포함하고,
상기 복수의 트레이스부들 중 상기 제 3 트레이스부는 상기 복수의 주파수 종속적 임피던스 모듈들 중 상기 제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈과 상기 제 3 주파수 종속적 임피던스 모듈 사이에 결합되고, 상기 제 3 트레이스부는 제 2 안테나 세그먼트를 제공하고,
상기 복수의 트레이스부들 중 상기 제 4 트레이스부는 상기 제 3 주파수 종속적 임피던스 모듈에 결합되고, 상기 제 1 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 3 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 1 트레이스부, 상기 제 2 트레이스부, 및 제 3 트레이스부, 및 상기 제 4 트레이스부의 일련의 결합은 접속을 제공한다.
바람직하게는, 상기 집적 회로는,
상기 복수의 트레이스부들 중 제 3 트레이스부, 및 제 4 트레이스부를 더 포함하고,
상기 복수의 트레이스부들 중 상기 제 3 트레이스부는 상기 복수의 주파수 종속적 임피던스 모듈들 중 상기 제 3 주파수 종속적 임피던스 모듈과 상기 제 4 주파수 종속적 임피던스 모듈 사이에 결합되고, 상기 제 3 트레이스부는 제 2 안테나 세그먼트를 제공하고,
상기 복수의 트레이스부들 중 상기 제 4 트레이스부는 상기 제 4 주파수 종 속적 임피던스 모듈에 결합되고, 상기 제 3 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 4 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 3 트레이스부, 및 상기 제 4 트레이스부의 일련의 결합은 접속을 제공한다.
바람직하게는, 상기 집적 회로는,
상기 제 2 안테나 세그먼트에 상기 안테나 세그먼트를 결합하는 고주파수 접속 모듈을 더 포함한다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 첨부되는 도면들을 참조하여 설명되는 본 발명의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.
도 1은 회로 블럭(12), 밀리미터파(millimeter wave; MMW) 전단(front-end)(14), 및 접속 모듈(15)을 포함하는 집적 회로(IC)(10)의 일 실시예의 개략도이다. 연결 모듈(15)은 제 1 주파수 종속 임피던스 모듈(16), 제 2 주파수 종속 임피던스 모듈(18), 제 1 트레이스부(trace section; 20), 및 제 2 트레이스부(22)를 포함한다. IC(10)는 하나 이상의 금속 층을 갖는 CMOS(complimentary metal oxide semiconductor), Bi-COMS, 갈륨 아세나이드, 실리콘 게르마늄 등에 제한되지 않지만 이들을 포함하는 복수의 IC 제조 기술 중 임의의 하나를 사용하여 구현될 수 있다.
이 실시예에서, 제 1 트레이스부(20)(예컨대, IC(10)의 하나 이상의 금속층 상의 금속 트레이스)는 MMW 전단(14)에 대한 안테나 세그먼트를 제공한다. 부가하여, 제 1 및 제 2 주파수 종속성 임피던스(16, 18), 및 제 1 및 제 2 트레이스부(20, 22)의 일련의 결합은 회로 블럭(12)에 대한 접속을 제공한다. 이를 달성하기 위해, 제 1 및 제 2 주파수 종속성 임피던스 모듈(16, 18)은 그 사이에서 고주파수 신호(예컨대, MMW 주파수(3 GHz 내지 300 GHz)인 MMW 전단(14)을 통해 수신된/송신된 착신/출력 신호들)를 포함하고, 감쇄가 최소이거나 없는 저주파수 신호들(예컨대, 회로 블럭(12) 또는 전원 공급기 선들에 의해 수신되거나 송신된 데이터 신호들)을 통과시킨다.
도 1의 주파수 도와 관련된 일 예시로서, 회로 블럭(12)이 메모리 블럭, 디지털 회로, 아날로그 회로, 논리 회로, 프로세싱 블럭, 또는 접속 모듈(15)을 통해 신호를 수신 및/또는 송신하는 임의의 기타 유형의 회로라고 가정한다. 또한 신호의 레이트(rate)는 100 KHz 내지 1 GHz 사이이고, MMW 전단(14)은 60 GHz 주파수 대역의 신호를 송신 및/또는 수신한다고 가정한다. 이러한 예시에서, 주파수 종속성 임피던스 모듈(16, 18)은 100 KHz 내지 1GHz 범위의 주파수에서 낮은 임피던스를 갖고, 이는 감쇄가 거의 없거나 없이 데이터 신호들을 통과시키게 한다. 또한, 주파수 종속성 임피던스 모듈(16, 18)은 60 GHz 범위의 높은 임피던스를 갖고, 이는 모듈들(16, 18) 사이에서 MMW 전단에 의해 송신된 및/또는 수신된 60 GHz 신호들을 실질적으로 포함한다.
다른 예시로서, 접속 모듈(15)이 회로 블럭(12)에 대한 전원 공급기 접속 및/또는 전원 공급기 리턴(return) 접속을 제공한다고 가정한다. 도 1의 주파수 도 에서, 전원 공급기 주파수는 데이터의 주파수보다 더 낮고, 이에 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 18)의 임피던스는 매우 낮고, 회로 블럭(12)의 구동(powering)에 영향을 거의 주지 않던지 전혀 영향을 주지 않으며, MMW 전단(14)에 대한 IC 안테나 세그먼트를 제공한다. 안테나 세그먼트는 1/2 파장 또는 1/4 파장 민더링(meandering) 타입 안테나, 모노폴(monopole) 안테나, 휩(whip) 안테나, 및/또는 마이크로스트립(microstrip) 안테나의 임의의 기타 유형과 같이 사용될 수 있다. 또한, 안테나 세그먼트는 안테나를 형성하기 위해 다른 안테나 세그먼트와 연결되어 사용될 수 있고(예컨대, 다이폴(dipole) 안테나, 헬리컬(helical) 안테나 등), 또는 안테나 배열을 형성하기 위해 다른 안테나 세그먼트들과 함께 사용될 수 있다는 것을 주지해야 한다.
도 2는 다이(die; 24), 및 패키지 기판(package substrate; 26)을 포함하는 집적 회로(10)의 다른 실시예의 개략적 블럭도이다. 이 실시예에서, 다이(24)는 회로 블럭(12), MMW 전단(14), 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 18), 및 제 1 및 제 2 트레이스부들(20, 22)을 지지한다. 패키지 기판(26)은 다이(24)를 지지한다. 일 예시로서, 다이(24)는 CMOS 기술을 사용하여 제조될 수 있고, 패키지 기판(26)은 PCB(printed circuit board)일 수 있다. 다른 예시로서, 다이(24)는 갈륨 아세나이드 기술, 실리콘 게르마늄 기술, 바이폴라(bi-polar) 기술, Bi-CMOS 기술, 및/또는 임의의 타입의 IC 제조 기술을 사용하여 제조될 수 있고, 기판(26)은 PCB, 유리섬유(fiberglass) 보드, 플라스틱 보드, 및/또는 일부 기타 비전도성(non-conductive) 금속 보드일 수 있다. 패키지 기판(26)은 다이(24)에 대 한 구조체를 지지하는 기능을 할 수 있고, 트레이스를 거의 또는 전혀 포함하지 않는다는 것을 주지해야 한다.
도 3은 다이(24) 및 패키지 기판(26)을 포함하는 집적 회로(10)의 다른 실시예의 개략적 블럭도이다. 이 실시예에서, 다이(24)는 회로 블럭(12), MMW 전단(14), 및 제 2 트레이스부(22)를 지지한다. 패키지 기판은 다이(24), 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 18), 및 제 1 및 제 2 트레이스부들(20, 22)을 지지한다.
도 4는 회로 블럭(12), MMW 전단(14)을 포함하는 IC(10)의 다른 실시예의 개략도이다. 접속 모듈(15)은 제 1 및 제 2 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 18), 및 제 1 , 제 2, 및 제 3 트레이스부들(20, 22, 32)을 포함한다.
이 실시예에서, 제 1 트레이스부(20)(예컨대, IC(10)의 하나 이상의 금속 층 상의 금속 트레이스)는 MMW 전단(14)에 대한 안테나 세그먼트를 제공한다. 게다가, 제 1 및 제 2 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 18), 및 제 1, 제 2, 및 제 3 트레이스부들(20, 22, 32)의 일련의 결합은 회로 블럭(12)과 제 2 회로 블럭(30)(이는 메모리 블럭, 디지털 회로, 아날로그 회로, 논리 회로, 프로세싱 블럭, 또는 신호를 수신/송신하는 임의의 기타 타입의 회로일 수 있음) 사이에서 접속을 제공한다. 이를 달성하기 위해, 제 1 및 제 2 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 18)은 그 사이에 고주파수 신호들을 포함하고(예컨대, MMW 주파수인 MMW 전단(14)을 통해 수신/송신된 착신/출력 신호들), 감쇄가 최소 내지 없는 저주파수 신호들(예컨대, 회로 블럭(12)과 제 2 회로 블럭(30) 사이에서 송신된 데이터 신호들)을 통과시킨 다.
도 5는 회로 블럭(12), MMW 전단(14), 및 접속 모듈(15)을 포함하는 집적 회로(10)의 다른 실시예의 개략도이다. 접속 모듈(15)은 제 1, 제 2, 및 제 3 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 18, 34), 및 제 1, 제 2, 및 제 3 트레이스부들(20, 22, 36)을 포함한다.
이 실시예에서, 제 1 트레이스부(20) 및 제 3 트레이스부(32)는 MMW 전단(14)에 대한 안테나 세그먼트들을 제공한다. 안테나 세그먼트들은 다이폴 안테나로서 동작할 수 있고, 개별 송신 및 수신 안테나들로서 동작할 수 있고, 다이버시티(diversity) 안테나들로서 동작할 수 있고, 또는 안테나 배열로서 동작할 수 있다. 게다가, 제 1, 제 2, 및 제 3 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 18, 34), 및 제 1, 제 2, 및 제 3 트레이스부들(20, 22, 36)의 일련의 결합은 회로 블럭(12)에 접속을 제공한다. 이를 달성하기 위해, 제 1 및 제 2 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 18)은 그 사이에 고주파수 신호들(예컨대, MMW 주파수인 MMW 전단(14)을 통해 수신/송신된 착신/출력 신호들)을 포함하고, 제 1 및 제 3 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 34)은 그 사이에 고주파수 신호들을 포함하고, 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 18, 34)은 감쇄가 최소이거나 없는 저주파수 신호들(예컨대, 회로 블럭(12)의해 수신되거나 송신된 데이터 신호들)을 통과시킨다.
도 6은 MMW 전단(14)의 일 실시예이며, 접속 모듈(15)의 일 실시예의 개략도이다. 도시된 바와 같이, MMW 전단(14)은 송신기 섹션(TX), 수신기 섹션(RX), 및 송신/수신 스위치(TR SW)를 포함할 수 있다. TX는 발신(outbound) 기저대역 신호를 발신 MMW 신호로 변환하는 상향 변환(up-conversion) 모듈, 및 전력 증폭기 모듈(예컨대, 병렬 및/또는 직렬로 결합된 하나 이상의 전력 증폭기 드라이버들, 및 병 및/또는 직렬로 결합된 하나 이상의 전력 증폭기들)을 포함할 수 있다. RX는 저 잡음 증폭기(low noise amplifier) 모듈(예컨대, 직렬 및/또는 병렬로 결합된 하나 이상의 저 잡음 증폭기), 및 증폭된 착신 MMW 신호를 착신 기저대역 신호로 변환하도록 결합된 하향 변환(down conversion) 모듈을 포함할 수 있다. IC(10)는 하나 이상의 무선 통신 프로토콜 및/또는 표준에 따라 발신 데이터를 발신 기저대역 신호로 변환하고 착신 기저대역 신호를 착신 데이터로 변환하는 기저대역 프로세싱 모듈을 더 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 18)은 인덕터로서 구현될 수 있다. 각 인덕터(16, 18)는 인덕턴스(inductance)를 갖고, 이에 따라 접속 모듈(15)을 통해 운반되는 신호의 주파수에서 낮은 임피던스를 갖고, MMW 전단(14)에 의해 송신된 및/또는 수신된 신호들의 주파수에서 높은 임피던스를 가지며, 여기서 낮은 임피던스는 높은 임피던스보다 상당히 작다(예컨대, 0 dB 또는 그 이상의 인수(factor)). 특정 인덕턴스 값은 회로 블럭(12)의 입력 및 출력 임피던스, 및 신호들의 주파수에 의존한다. 예를 들면, 인덕터들(16, 18)의 인덕턴스 값(L)은 MMW 전단(14)의 동작 주파수(예컨대, FMMW), 회로 블럭(12) 으로/으로부터의 신호의 주파수(예컨대, FSIG), 및 회로 블럭(12)의 입력 임피던스(RCB)에 기초하여 판단될 수 있다. 만일 MMW 주파수에서 FSIG에 관해 100 dB 감쇄를 갖는 것이 요구된다면, 2RL=100,000*RCB 이다. (인덕터 임피던스) RL=2πF*L 이라면, 이 식은 FSIG가 0 Hz(예컨대, DC 전원 공급기 선)일 때 L=(50,000*RCB)/2πFWWM이 되도록 재배치될 수 있다.
이 실시예에서, 제 1 트레이스부(20)는 MMW 전단(14)에 대한 안테나 세그먼트를 제공한다. 게다가, 제 1 및 제 2 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 18), 및 제 1, 및 제 2 트레이스부들(20, 22)의 일련의 결합은 회로 블럭(12)에 대한 전원 공급기(VDD) 선 접속을 제공한다. 도시된 바와 같이, MMW 전단(14)의 송신 수신 스위치(TR SW)는 제 1 트레이스부(20)의 한 단부(end)에 결합된다. 도 16-18은 트레이스부, 또는 안테나 세그먼트(들)을 형성하는 섹션들로 MMW 전단(14)을 결합하는 다양한 실시예들을 도시한다.
도 7은 MMW 전단(14)의 일 실시예이며, 접속 모듈(15)의 다른 실시예의 개략도이다. 도시된 바와 같이, MMW 전단(14)은 TX 및 RX를 포함할 수 있고, 접속 모듈은 2개 유사 섹션들을 포함한다(예컨대, 전원 공급기 선 VDD에서 1개, 및 전원 공급기 리턴 VSS에서 다른 1개). TX는 기저대역 신호를 발신 MMW 신호로 변환하는 상향 변환 모듈, 및 전력 증폭기 모듈을 포함할 수 있다. RX는 저 잡음 증폭기 모듈, 및 증폭된 착신 MMW 신호를 착신 기저대역 신호로 변환하도록 결합된 하향 변환 모듈을 포함할 수 있다. IC(10)는 하나 이상의 무선 통신 프로토콜 및/또는 표준에 따라 발신 데이터를 발신 기저대역 신호로 변환하고, 착신 기저대역 신호를 착신 데이터로 변환하는 기저대역 프로세싱 모듈을 더 포함할 수 있다.
각 접속 모듈의 제 1 및 제 2 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 18)은 인덕터로서 구현될 수 있다. 각 인덕터(16, 18)는 인덕턴스를 갖고, 이에 따라 접속 모듈(15)을 통해 운반되는 신호의 주파수에서 낮은 임피던스를 갖고, MMW 전단(14)에 의해 송신되는 및/또는 수신되는 신호들의 주파수에서 높은 임피던스를 가지며, 여기서 낮은 임피던스는 높은 임피던스보다 상당히 작다(예컨대, 20 dB 또는 그 이상의 인수(factor)).
이 실시예에서, 각 접속 모듈(15)의 제 1 트레이스부(20)는 MMW 전단(14)에 대한 안테나 세그먼트를 제공한다. 게다가, 제 1 및 제 2 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 18), 및 각 접속 모듈의 제 1 및 제 2 트레이스부들(20, 22)의 일련의 결합은 회로 블럭에 대해 VDD 선 및 VSS 접속을 제공한다.
도 8은 MMW 전단(14) 및 회로 블럭(12)에 결합된 안테나 접속(15)의 다른 실시예의 개략도이다. 접속 모듈(15)은 3개 트레이스부들(36, 20, 22), 및 인덕터로서 구현되는 3개 주파수 종속성 임피던스 모듈들(34, 16, 18)을 포함하고, VDD를 제공한다. 이 실시예에서, 트레이스부들(36, 20)은 MMW 전단(14)에 대한 안테나 세그먼트들을 제공하고, 여기서 안테나 세그먼트들은 다이폴 안테나를 제공할 수 있다.
도 9는 MMW 전단(14), 및 2개 회로 블럭들(12, 30)에 결합된 접속 모듈(15)의 다른 실시예의 개략도이다. 접속 모듈은 제 1 및 제 2 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 18), 및 제 1 및 제 2 트레이스부들(20, 22)을 포함한다. 각 주파수 종속성 임피던스 모듈들은 인덕터, 및 캐패시터를 포함한다. 인덕터는 회로 블럭들(12, 30) 사이에서 운반되는 신호들에 대해 상대적으로 낮은 임피던스를 제공하고, MMW 전단에 의해 송신되는 및/또는 수신되는 MMW 신호들에 대해 높은 임피던스를 제공하기 위한 인덕턴스 값을 갖는다. 캐패시터들은 MMW 전단(14)에 의해 송신된 또는 수신된 고주파수 신호들을 추가로 감쇄하고, 회로 블럭들 사이에서 송신된 신호들의 감쇄가 거의 없거나 없도록 제공하는 크기를 갖는다.
도 10은 MMW 전단(14) 및 2개 회로 블럭들(12, 30)에 결합된 접속 모듈(15)의 다른 실시예의 개략도이다. 접속 모듈은 제 1 및 제 2 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16), 및 제 1 및 제 2 트레이스부들(20, 22)을 포함한다. 각 주파수 종속성 임피던스 모듈들은 인덕터, 및 저대역 통과 필터(LPF)를 포함한다. 인덕터는 MMW 전단에 의해 송신되는 및/또는 수신되는 MMW 신호들에 대해 높은 임피던스를 제공하고, 회로 블럭들(12, 30) 사이에서 운반되는 신호들에 대해 상대적으로 낮은 임피던스를 제공하기 위한 인덕턴스 값을 갖는다. LPF는 MMW 전단(14)에 의해 송신된 또는 수신된 고주파수 신호들을 추가로 감쇄하고, 회로 블럭들 사이에서 송신된 신호들의 감쇄가 거의 없거나 없도록 제공하는 코너 주파수(corner frequency)를 갖는다.
도 11은 MMW 전단(14) 및 2개 회로 블럭들(12, 30)에 결합된 접속 모듈(15)의 다른 실시예의 개략도이다. 접속 모듈은 제 1 및 제 2 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 18), 및 제 1 및 제 2 트레이스부들(20, 22)을 포함한다. 각 주파수 종속성 임피던스 모듈들은 인덕터, 및 병렬 인덕터-캐패시터 탱크(tank) 회로를 포함한다. 인덕터는 MMW 전단에 의해 송신된 및/또는 수신된 MMW 신호들에 대해 높은 임피던스를 제공하고, 회로 블럭들(12, 30) 사이에서 운반된 신호들에 대해 상대적으로 낮은 임피던스를 제공하기 위한 인덕턴스 값을 갖는다. 병렬 인덕터-캐패시터 탱크 회로는 이 신호들의 추가 감쇄를 생성하고, 회로 블럭들 사이에서 송신된 신호들의 감쇄가 거의 없거나 없이 제공하도록 MMW 전단(14)에 의해 송신된 또는 수신된 고 주파수 신호들에서 공진 주파수를 갖는다.
도 11은 또한 인덕터의 임피던스, 및 병렬 인덕터-캐패시터 탱크 회로의 예시를 더 포함한다. 일부 경우에, 인덕터들에 의해 제공되는 인덕턴스는 원하는 수준의 임피던스, 특히 회로 블럭의 높은 임피던스 입력을 제공할 수 없다. 추가적인 감쇄를 제공하기 위해, 뱅렬 인덕터 캐패시터(LC) 탱크 회로는 전단(14)의 MMW 주파수에 대응하는 공진 주파수를 갖는다. 이와 같이, MMW 주파수 범위에서, 임피던스는 원하는 수준의 임피던스를 제공하도록 증가된다.
도 12는 다이(24) 및 패키지 기판(26)을 포함하는 IC(10)의 다른 실시예의 개략적 블럭도이다. 이 실시예에서, 다이(24)는 회로 블럭(12), MMW 전단(14), 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 18), 제 1 및 제 2 트레이스부들(20, 22), 및 접지면(ground plane; 40)을 지지한다. 이 실시예에서, 트레이스부(20)는 MMW 전단(14)에 대한 접지면에 관해 모노폴 안테나와 같은 기능을 할 수 있다.
도 13은 회로 블럭(12), MMW 전단(14), 제 1 접속 모듈(15), 제 2 접속 모듈(50), 및 고주파수 접속 모듈(60)을 포함하는 IC(10)의 다른 실시예의 개략적 블럭도이다. 제 1 접속 모듈(15)은 제 1 및 제 2 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 18), 및 제 1 및 제 2 트레이스부들(20, 22)을 포함한다. 제 2 접속 모 듈(50)은 제 3 및 제 4 주파수 종속성 임피던스 모듈들(52, 54), 및 제 3 및 제 4 트레이스부들(56, 58)을 포함한다. 제 2 주파수 종속성 임피던스 모듈(50)의 구성요소는 제 1 주파수 종속성 임피던스 모듈(16)의 구성요소와 유사할 수 있다.
이 실시예에서, 제 1 트레이스부(20)는 MMW 전단에 대한 안테나 세그먼트를 제공하고, 제 3 트레이스부(56)는 MMW 전단에 대한 안테나 세그먼트를 제공한다. 제 1 및 제 2 주파수 종속성 임피던스 모듈들(16, 18), 및 제 1 및 제 2 트레이스부들(20, 22)의 일련의 결합은 회로 블럭(12)에 대해 제 1 접속을 제공한다. 또한, 제 3 및 제 4 주파수 종속성 임피던스 모듈들(52, 54), 및 제 3 및 제 4 트레이스부들(56, 58)의 일련의 결합은 회로 블럭(12)에 대해 제 2 접속을 제공한다. 제 1 및 제 2 접속들은 전원 공급기 및/또는 전원 공급기 리턴 접속들 및/또는 신호 접속들일 수 있다.
고주파수 접속 모듈(60)은 MMW 전단(14)에 대해 안테나를 제공하기 위해 제 3 트레이스부(56)로 제 1 트레이스부(20)를 결합한다. 제 1 및 제 3 트레이스부들(20, 56)과 고주파수 접속 모듈(60)의 일련의 결합은 동조되고, 이에 따라 공동 임피던스(collective impedance)는 실질적으로 MMW 전단(14)에 의해 수신되는 및/또는 송신되는 신호들의 주파수 범위에서 안테나에 대해 요구되는 임피던스를 제공한다. 또한, 고주파수 접속 모듈(60)은 MMW 전단에 의해 송신되는 및/또는 수신되는 신호들의 주파수에서 낮은 임피던스를 갖고, 신호 블럭(12)으로부터 송신되거나 이곳에서 수신되는 신호들 상의 높은 임피던스를 갖고, 이에 따라 고주파수 접속 모듈(50)은 이러한 신호들 상에서 감쇄 효과를 거의 또는 전혀 갖지 않 는다.
도 14는 회로 블럭(12), MMW 전단(14), 제 1 접속 모듈(15), 제 2 접속 모듈(50), 제 3 접속 모듈(70), 고주파수 접속 모듈(60), 및 제 2 고주파수 접속 모듈(80)을 포함하는 IC(10)의 다른 실시예의 개략도이다. 제 1 접속 모듈(15)은 제 1 및 제 2 주파수 종속성 임피더스 모듈들(16, 18), 및 제 1 및 제 2 트레이스부들(20, 22)을 포함한다. 제 2 접속 모듈(50)은 제 3 및 제 4 주파수 종속성 임피던스 모듈들(52, 54), 및 제 3 및 제 4 트레이스부들(56, 58)을 포함한다. 제 3 접속 모듈(70)은 제 5 및 제 6 주파수 종속성 임피던스 모듈들(72, 74), 및 제 5째 및 제 6 트레이스부들(76, 78)을 포함한다. 제 3 주파수 종속성 임피던스 모듈(70)의 구성요소는 제 1 주파수 종속성 임피던스 모듈(16)의 구성요소와 유사할 수 있다.
이 실시예에서, 제 1 트레이스부(20), 제 3 트레이스부(56), 및 제 5 트레이스부(56)는 MMW 전단에 대한 안테나 구성요소들을 제공한다. 또한, 제 5 및 제 6 주파수 종속성 임피던스 모듈들(72, 74), 및 제 5 및 제 6 트레이스부들(76, 78)의 일련의 결합은 회로 블럭(12)에 대한 제 3 접속을 제공한다.
고주파수 접속 모듈(60)은 MMW 전단(14)에 대한 안테나를 제공하기 위해 제 1 트레이스부(20)를 제 3 트레이스부(56)로 결합하고, 제 2 고주파수 접속 모듈(80)은 제 3 트레이스부(56)를 제 5 트레이스부(76)로 결합한다. 트레이스부들(20, 56, 76)과 고주파수 접속 모듈들(60, 80)의 일련의 결합은 동조되고, 이에 따라 공동 임피던스는 실질적으로 MMW 전단(14)에 의해 수신되는 및/또 는 송신되는 신호들의 주파수 범위에서 안테나에 대한 요구되는 임피던스를 제공한다. 또한, 각 고주파수 접속 모듈(60, 80)은 MMW 전단에 의해 송신되는 및/또는 수신되는 신호들의 주파수에서 낮은 임피던스를 갖고, 신호 블럭(12)에 의해 수신되는 또는 송신되는 신호들 상의 높은 임피던스를 가지며, 이에 따라 고주파수 접속 모듈(50)은 이러한 신호들 상에서 감쇄 효과를 거의 또는 전혀 갖지 않는다.
도 15는 고주파수 접속 모듈(60)의 일 실시예이고, 2개 접속 모듈들(15, 50)의 일 실시예의 개략도이다. 주파수 종속성 접속 모듈들(16, 18, 52 54)은 인덕터들을 사용하여 구현될 수 있다. 이 실시예에서, 고주파수 접속 모듈(60)은 도시된 바와 같이 일반적 임피던스를 갖는 일련의 인덕터 캐패시터(LC) 탱크 회로를 통해 구현된다. LC 탱크 회로는 2개 트레이스부들(20, 56) 사이에서 낮은 임피던스 경로를 제공하기 위해 MMW 전단(14)에 의해 송신되는 및/또는 수신되는 신호들의 주파수에서 공진한다. 대안적인 실시예에서, 고주파수 접속 모듈(60)은 캐패시터를 통해 구현될 수 있다.
도 16은 변압기(90) 및 송신선(92)을 통해 MMW 전단(14)에 접속 모듈(50)을 결합하는 일 실시예의 개략도이다. 도시된 바와 같이, 접속 모듈(50)은 주파수 종속성 임피던스 모듈들(52, 54)과 같은 인덕터들을 포함하고, 트레이스부(56)는 MMW 전단(14)에 대한 안테나로서 기능을 갖는다. 통상적으로, 안테나는 요구되는 동작 범위(예컨대, 60 GHz 주파수 대역) 내에서 요구되는 임피던스(예컨대, 50 옴)를 가질 것이다. 이와 같이, 송신선(92)의 임피던스, 및 변압기(90)의 출력 임피던스는 실질적으로 안테나의 임피던스와 동일해야 한다.
도 17은 변압기(94) 및 송신선(96)을 통해 접속 모듈을 MMW 전단(도시되지 않음)으로 결합하는 다른 실시예의 도면이다. 이 실시예에서, 접속 모듈은 4개 트레이스부들, 및 3개 인덕터들(34, 16, 18)을 포함하는 것으로 도시된다. 2개의 중간 트레이스부들은 송신선에 결합되고, MMW 전단에 대해 다이폴 안테나를 제공한다. 변압기는 마이크로스트립 구조체를 사용하여 단일 단(single-end) 변압기 밸룬(balun)에 대한 차동 장치(differential)로서 구현된다. 이와 같이, 차동 장치 측면은 3개의 탭을 포함하고, 이중 2개는 차동 입력을 위한 것이고, 중앙의 1개는 DC 또는 AC 접지 접속을 위한 것이다. 변압기의 2개 차동 입력들은 MMW 전단(14)으로 접속된다.
접속 모듈의 인덕터(16, 18, 34)는 단일 권선(winding) 코일로서 도시된다. 요구되는 인덕턴스에 의존하여, 각 인덕터는 도시된 바와 같은 단일 권선 코일로서, 또는 나선형 권선(도시되지 않음)으로서, 또는 일련으로 결합된 단일 권선 코일의 연속으로서 구현될 수 있다. 또한, 인덕터들(16, 18, 34)의 직경은 요구되는 인덕턴스에 기초하여 트레이스부의 길이에 대해 변경할 수 있다. 또한, 중간 트레이스들의 길이는 MMW 전단에 의해 송신되는 및/또는 수신되는 신호들의 1/4 파장과 대략 같다. 예를 들면, 만일 MMW 전단이 60 GHz 주파수 범위에서 신호들을 송신 및/또는 수신한다면, 1/4 파장은 1.25mm와 같다(예컨대, 0.25*C/60×109, 여기서 C는 광속).
도 17에서, 변압기(94), 송신선(96), 및 접속 모듈은 IC(10)의 하나의 금속 층 상에 구현되는 것으로 도시된다. 이해될 수 있는 것으로서, 도 17의 실시예는 IC(10)의 하나 이상의 금속층 상에 구현될 수 있다.
도 18은 변압기(90), 임피던스 정합(impedance matching) 회로(100), 및 송신선(92)을 통해 MMW 전단(14)으로 접속 모듈(50)을 결합하는 다른 실시예의 개략도이다. 도시된 바와 같이, 접속 모듈(50)은 MMW 전단(14)에 대한 안테나로서 기능하는 트레이스부(56), 및 주파수 종속적 임피던스 모듈들(52, 54)과 같은 인덕터들을 포함한다. 통상, 안테나는 요구되는 동작 범위(예컨대, 60 GHz 주파수 대역) 내에서 요구되는 임피던스(예컨대, 50 옴)을 가질 것이다. 이와 같이, 송신선(92)의 임피던스, 임피던스 정합 회로(100), 및 변압기(90)의 출력 임피던스는 안테나의 임피던스의 실질적으로 동일해야 한다.
일 실시예에서, 임피던스 정합 회로(100)는 변압기(90)를 송신선(92)에 결합하는 일련의 인덕터들을 포함한다. 다른 실시예에서, 임피던스 정합 회로(100)는 일련의 인덕터들, 및 송신선(92)의 입력과 병렬로 결합된 캐패시터를 포함한다.
접속 모듈 및 고주파수 접속 모듈의 다양한 실시예가 제공되는 한편, 다른 실시예들도 생각될 수 있다. 에를 들면, 모듈들은 요구되는 주파수 특성을 달성하기 위해 더 복잡한 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 저대역 통과 필터, 대역 통과 필터, 고대역 통과 필터, 및/또는 놋치(notch) 필터는 고주파수 분리, 및 저주파수 신호 통과를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
여기에서 사용될 수 있는 바와 같이, "실질적으로" 및 "대략"이라는 용어들은 상응하는 항목 및/또는 항목들 사이의 관련성에 대한 공업 허용 오차(industry-accepted tolerance)를 제공한다. 그러한 공업 허용 오차는 1 퍼센트 내지 50 퍼센트보다 적은 범위에 이르고 성분 값들, 집적 회로 공정 변화들, 온도 변화들, 상승 및 하강 시간들, 및/또는 열 잡음에 상응하지만, 이에 한정되지는 않는다. 그러한 항목들 사이의 관련성은 수 퍼센트의 차이로부터 큰 차이들에 이를 수 있다. 여기에서 사용될 수 있는 바와 같이, "결합된" 및/또는 "결합" 이라는 용어(들)는 항목들 간의 직접 결합 및/또는 개재 항목(예를 들면, 항목은 성분, 소자, 회로, 및/또는 모듈을 포함하나, 이에 한정되지는 않음)을 통한 항목들 간의 간접 결합을 포함할 수 있고, 여기서, 간접 결합을 위해, 개재 항목은 신호의 정보를 변경하지는 않고 신호의 전류 레벨, 전압 레벨, 및/또는 전력 레벨을 조정할 수 있다. 여기에서 더 사용될 수 있는 바와 같이, 추론된 결합(inferred coupling)(즉, 한 소자가 다른 소자에 추론에 의해 결합됨)은 "결합된"과 동일한 방식으로 두 항목들 간의 직접 및 간접 결합을 포함한다. 여기에서 더 사용될 수 있는 바와 같이, "동작하는" 이라는 용어는 항목이 하나 또는 그 이상의 전력 연결들, 입력(들), 출력(들) 등을 그의 상응하는 기능들의 하나 또는 그 이상을 수행하기 위해 포함한다는 것을 나타내고 하나 또는 그 이상의 다른 항목들에 대해 추론된 결합을 더 포함할 수 있다. 여기에서 더 사용될 수 있는 바와 같이, "관련된" 이라는 용어는 분리된 항목들의 직접 및/또는 간접 결합 및/또는 다른 항목 내에 내장된 하나의 항목을 포함한다. 여기에서 사용될 수 있는 바와 같이, "우호적으로 비교(compares favorably)"는 두 개 또는 그 이상의 항목들, 신호들 등 간의 비교가 바람직한 관계(relationship)를 제공한다는 것을 나타낸다. 예를 들면, 바람직 한 관계는 신호 1이 신호 2보다 더 크고, 우호적인 비교는 신호 1의 크기가 신호 2의 크기보다 더 클 때 또는 신호 2의 크기가 신호 1의 크기보다 더 작을 때 성취될 수 있다.
본 발명은 또한 명시된 동작들 및 거기에서의 관계들의 수행을 예시하는 방법 단계들의 도움으로 위에서 설명되어졌다. 이들 기능적 빌딩 블록들 및 방법 단계들의 바운더리들 및 시퀀스는 설명의 편의를 위해 여기에서 임의로 정의되었다. 명시된 기능들 및 관계들이 대체로 수행되는 한 대체 바운더리들 및 시퀀스들이 정의될 수 있다. 그러한 어떤 대체 바운더리들 또는 시퀀스들은 따라서 청구된 발명의 범위 및 사상 내에 있다.
본 발명은 어떤 중요한 기능들의 수행을 설명하는 기능적 빌딩 블록들의 도움으로 위에서 설명되어졌다. 이들 기능적 빌딩 블록들의 바운더리들은 설명의 편의를 위해 임의로 정의되었다. 어떤 중요한 기능들이 적절하게 수행되는 한 대체 바운더리들이 정의될 수 있다. 유사하게, 플로우 다이어그램 블록들이 또한 어떤 중요한 기능성을 예시하기 위해 여기에서 임의로 정의될 수 있다. 사용되는 정도까지는, 플로우 다이어그램 블록 바운더리들 및 시퀀스는 정의될 수 있고 여전히 어떤 중요한 기능성을 수행한다. 기능적 빌딩 블록들 및 플로우 다이어그램 블록들 및 시퀀스들의 대체 정의들은 따라서 청구된 발명의 범위 및 사상 내에 있다. 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자는 또한 여기서의 기능적 빌딩 블록들, 및 다른 도해 블록들, 모듈들 및 성분들이 도시되는 바와 같이 구현될 수 있거나, 별개의 성분들, 주문형 집적 회로들, 적절한 소프트웨어를 수행하는 프로세스들 등등 또는 그들의 조합일 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 집적 회로의 일 실시예의 개략적 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 집적 회로의 다른 실시예의 개략적 블럭도이다.
도 3는 본 발명에 따른 집적 회로의 다른 실시예의 개략적 블럭도이다.
도 4는 본 발명에 따른 집적 회로의 다른 실시예의 개략적 블럭도이다.
도 5는 본 발명에 따른 집적 회로의 다른 실시예의 개략적 블럭도이다.
도 6은 본 발명에 따른 MMW 전단의 일실시예이며, 접속 모듈의 실시예의 개략적 블럭도이다.
도 7은 본 발명에 따른 MMW 전단의 일 실시예이며, 접속 모듈의 다른 실시예의 개략적 블럭도이다.
도 8은 본 발명에 따른 MMW 전단 및 회로 블럭에 결합된 접속 모듈의 다른 실시예의 개략적 블럭도이다.
도 9는 본 발명에 따른 MMW 전단, 및 2개 회로 블럭들에 결합된 접속 모듈의 다른 실시예의 개략적 블럭도이다.
도 10은 본 발명에 따른 MMW 전단 및 2개 회로 블럭들에 결합된 접속 모듈의 다른 실시예의 개략적 블럭도이다.
도 11은 본 발명에 따른 MMW 전단 및 회로 블럭에 결합된 접속 모듈의 다른 실시예의 개략적 블럭도이다.
도 12는 본 발명에 따른 집적 회로의 다른 실시예의 개략적 블럭도이다.
도 13은 본 발명에 따른 집적 회로의 다른 실시예의 개략적 블럭도이다.
도 14는 본 발명에 따른 집적 회로의 다른 실시예의 개략적 블럭도이다.
도 15는 본 발명에 따른 고주파수 접속 모듈의 일 실시예, 및 2개 접속 모듈의 일 실시예의 개략적 블럭도이다.
도 16은 본 발명에 따른 MMW 전단에 접속 모듈을 결합하는 일 실시예의 개략적 블럭도이다.
도 17은 본 발명에 따른 MMW 전단에 접속 모듈을 결합하는 다른 실시예의 개략적 블럭도이다.
도 18은 본 발명에 따른 MMW 전단에 접속 모듈을 결합하는 다른 실시예의 개략적 블럭도이다.

Claims (10)

  1. 집적 회로(integrated circuit; IC)에 있어서,
    회로 블럭;
    밀리미터파(millimeter wave; MMW) 전단(front-end); 및
    상기 회로 블럭 및 상기 MMW 전단에 결합된 접속 모듈을 포함하고,
    상기 접속 모듈은,
    제 1 주파수 종속적(dependent) 임피던스(impedance) 모듈;
    제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈;
    상기 제 1 주파수 종속적 임피던스 모듈과 상기 제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈 사이에 결합되며, 상기 MMW 전단에 대한 안테나 세그먼트를 제공하는 제 1 트레이스부(trace section); 및
    상기 제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈과 상기 회로 블럭 사이에 결합되는 제 2 트레이스부를 포함하며,
    상기 제 1 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 1 트레이스부, 및 상기 제 2 트레이스부의 일련의 결합은 상기 회로 블럭에 대한 접속을 제공하는 것을 특징으로 하는 집적 회로.
  2. 청구항 1에 있어서,
    다이(die)를 더 포함하고,
    상기 회로 블럭, 상기 MMW 전단, 및 상기 접속 모듈은 상기 다이 상에 구현되는 것을 특징으로 하는 집적 회로.
  3. 청구항 1에 있어서,
    다이(die), 및
    상기 다이를 지지하는 패키지 기판(package substrate)을 더 포함하고,
    상기 회로 블럭, 및 상기 MMW 전단은 상기 다이 상에 구현되고,
    상기 접속 모듈의 일부분은 상기 패키지 기판 상에 구현되고, 상기 접속 모듈의 나머지 부분은 상기 다이 상에 구현되는 것을 특징으로 하는 집적 회로.
  4. 청구항 1에 있어서,
    제 2 회로 블럭을 더 포함하고,
    상기 접속 모듈은 상기 제 2 회로 블럭에 상기 회로 블럭을 결합하는 것을 특징으로 하는 집적 회로.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 회로 블럭은 상기 접속 모듈을 통해 데이터 신호를 수신 또는 송신하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 집적 회로.
  6. 집적 회로(integrated circuit; IC)에 있어서,
    회로 블럭;
    밀리미터파(millimeter wave; MMW) 전단(front-end);
    제 1 접속 모듈;
    제 2 접속 모듈; 및
    고주파수 접속 모듈을 포함하고,
    상기 제 1 접속 모듈은,
    제 1 주파수 종속적(dependent) 임피던스(impedance) 모듈;
    제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈;
    상기 제 1 주파수 종속적 임피던스 모듈과 상기 제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈 사이에 결합되고, 상기 MMW 전단에 대한 안테나 세그먼트를 제공하는 제 1 트레이스부(trace section); 및
    상기 제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈과 상기 회로 블럭 사이에 결합된 제 2 트레이스부를 포함하고,
    상기 제 2 접속 모듈은,
    제 3 주파수 종속적 임피던스 모듈;
    제 4 주파수 종속적 임피던스 모듈;
    상기 제 3 주파수 종속적 임피던스 모듈과 상기 제 4 주파수 종속적 임피던스 모듈 사이에 결합되고, 상기 MMW 전단에 대한 제 2 안테나 세그먼트를 제공하는 제 3 트레이스부; 및
    상기 제 4 주파수 종속적 임피던스 모듈과 상기 회로 블럭 사이에 결합된 제 4 트레이스부를 포함하고,
    상기 제 1 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 2 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 1 트레이스부, 및 상기 제 2 트레이스부의 일련의 결합은 상기 회로 블럭에 대한 제 1 접속을 제공하고,
    상기 제 3 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 4 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 3 트레이스부, 및 상기 제 4 트레이스부의 일련의 결합은 상기 회로 블럭에 대한 제 2 접속을 제공하고,
    상기 제 1 안테나 세그먼트, 및 상기 제 2 안테나 세그먼트가 상기 MMW 전단의 동작 주파수에 대응하는 주파수 범위에서 서로 동작가능하게 접속되도록, 상기 고 주파수 접속 모듈은 상기 제 1 트레이스부 및 상기 제 3 트레이스부에 결합된 것을 특징으로 하는 집적 회로.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 고주파수 접속 모듈은 일련의 인덕터 캐패시터 탱크 회로(inductor-capacitor tank circuit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로.
  8. 청구항 6에 있어서,
    제 3 접속 모듈; 및
    제 2 고주파수 접속 모듈을 더 포함하고,
    상기 제 3 접속 모듈은,
    제 5 주파수 종속적 임피던스 모듈;
    제 6 주파수 종속적 임피던스 모듈;
    상기 제 5 주파수 종속적 임피던스 모듈과 상기 제 6 주파수 종속적 임피던스 모듈 사이에 결합되고, 상기 MMW 전단에 대한 제 3 안테나 세그먼트를 제공하는 제 5 트레이스부; 및
    상기 제 6 주파수 종속적 임피던스 모듈과 상기 회로 블럭 사이에 결합된 제 6 트레이스부를 포함하고,
    상기 제 5 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 6 주파수 종속적 임피던스 모듈, 상기 제 5 트레이스부, 및 상기 제 6 트레이스부의 일련의 결합은 상기 회로 블럭에 대한 제 3 접속을 제공하고,
    상기 제 1 안테나 세그먼트, 상기 제 2 안테나 세그먼트, 및 상기 제 3 안테나 세그먼트가 상기 MMW 전단의 동작 주파수에 대응하는 주파수 범위에서 서로 동작가능하게 접속되도록, 상기 제 2 고주파수 접속 모듈은 상기 제 3 트레이스부 및 상기 제 5 트레이스부에 결합된 것을 특징으로 하는 집적 회로.
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