KR102441648B1 - 웨이브가이드 포함하는 칩-대-칩 인터페이스 장치 - Google Patents

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Abstract

제안기술은 웨이브가이드를 포함하는 칩-대-칩 인터페이스 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플렉시블(flexible)한 특성을 갖는 웨이브가이드를 포함하는 칩-대-칩 인터페이스 장치에 관한 발명이다.

Description

웨이브가이드 포함하는 칩-대-칩 인터페이스 장치{APPARATUS FOR CHIP-TO-CHIP INTERFACE WITH WAVEGUIDE}
제안기술은 웨이브가이드를 포함하는 칩-대-칩 인터페이스 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플렉시블(flexible)한 특성을 갖는 웨이브가이드를 포함하는 칩-대-칩 인터페이스 장치에 관한 발명이다.
데이터 트래픽이 급격하게 증가함에 따라, 집적 회로(IC)를 연결하는 입력/출력 버스(I/O bus)의 데이터 송수신 속도도 빠르게 증가하고 있다. 지난 수십 년 동안, 비용 효율성 및 전력 효율성이 우수한 전도체 기반의 인터커넥트(interconnect)(예를 들면, 구리선 등)가 유선 통신 시스템에서 널리 적용되어 왔다.
하지만, 전도체 기반의 인터커넥트는, 전자기 유도에 기한 표피 효과(skin effect)로 인하여, 채널 대역폭(channel bandwidth)에 근본적인 한계를 가지고 있다.
전도체 기반의 인터커넥트에 대한 대안으로서, 데이터 송수신 속도가 빠른 광(optical) 기반의 인터커넥트가 소개되어 널리 사용되고 있지만, 광 기반의 인터커넥트는 설치 및 유지보수 비용이 매우 크기 때문에 전도체 기반의 인터커넥트를 완벽하게 대체하기 어렵다는 한계가 존재한다.
한편, 밀리미터파(mm Guide)는 극고주파(Extreme High Frequency, EHF)로, 파장이 1~10mm, 주파수가 30~300GHz인 전파이다.
밀리미터파는 주파수가 높으므로 광대역의 전송이 가능하며, 파장이 짧음에 따라 안테나 및 송수신 장치의 소형화, 경량화가 가능하고, 주파수 재사용율이 높다.
하지만, 강한 직진성으로 인하여 장거리 통신에 부적합하며, 대기요인에 의하여 신호감쇄가 많이 발생됨에 따라 지리, 기후, 계절의 영향을 많이 받기 ‹š문에 초고속/대용량 전송을 위한 근거리 통신 및 소형 통신 장치 구성에 적합하다.
특히, 60GHz WPAN 통신이 타겟하고 있는 사용 시나리오는 Close Proximity에 기반한 데이터의 고속 전송에 있는 것으로, 10cm 이내의 거리에서의 통신을 규정하고 있는 Near Field Communication(NFC) 기술과 대별될 수 있으나, 전송 속도에서 비교될 수 없을 정도의 비교우위에 있다.
따라서 밀리미터파를 이용하여 근거리에서 초고속 무선 통신할 수 있는 인터페이스 장치의 개발이 필요한 실정이다.
한국등록특허 제10-1375938호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로서, 밀리미터파를 이용하여 근거리에서 초고속 무선 통신할 수 있는 인터페이스 장치를 제공하는데 목적이 있다.
이를 위해, 플렉시블(flexible)한 특성을 갖는 웨이브가이드를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이브가이드를 포함하는 칩-대-칩 인터페이스 장치에 있어서,
어느 하나의 보드로부터 다른 하나의 보드로 신호를 전송하는 웨이브가이드(waveguide)를 포함하며,
웨이브가이드는 플렉시블(flexible)한 튜브(tube) 형상으로 형성되어,
어느 하나의 보드와 다른 하나의 보드 사이를 휘어서 연결하는 것을 특징으로 한다.
웨이브가이드는 복수 개의 메쉬(mesh)로 형성되는 그물망 형상인 것을 특징으로 한다.
그물망은 복수의 겹을 갖도록 포개지는 것을 특징으로 한다.
그물망이 복수의 겹을 갖도록 포개지는 경우,
어느 하나의 그물망과 다른 하나의 그물망은 일정 면적 겹쳐지는 것을 특징으로 한다.
그물망이 복수의 겹을 갖도록 포개지는 경우,
어느 하나의 그물망의 메쉬 형상과 다른 하나의 그물망의 메쉬 형상은 서로 다른 것을 특징으로 한다.
웨이브가이드는 코일 스프링 형상인 것을 특징으로 한다.
웨이브가이드는 복수 개의 산과 골로 이루어지며, 신축 가능한 주름관 형상인 것을 특징으로 한다.
웨이브가이드는 금속 재질인 것을 특징으로 한다.
보드는,
송신칩 또는 수신칩;
안테나 기능이 포함되며, 송신칩의 전기 신호를 전자파 신호로 변환하여 웨이브가이드로 전송하거나, 웨이브가이드의 전자파 신호를 전기 신호로 변환하여 수신칩으로 전송하는 웨이브가이드 트랜지션(Waveguide Transition); 및
보드와 웨이브가이드를 연결하는 커넥터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
웨이브가이드 트랜지션은 CPWG(Coplanar Waveguide with Ground) 구조인 것을 특징으로 한다.
웨이브가이드 트랜지션은 마이크로스트립(microstrip)구조인 것을 특징으로 한다.
송신칩 또는 수신칩은 60GHz 통신 모듈인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 플렉시블한 특성을 갖는 웨이브가이드를 제공함으로써 쉽게 송신부와 수신부 사이를 휘어서 연결할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 통신 신호의 직진성이 훼손되지 않으며, 직진성 훼손 시 산란에 의한 도파 손실 및 신호 교란이 커지는 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자유공간(free space)을 통한 통신이 가능해지는 효과가 있다.
또한, 비용 및 전력 측면에서의 효율성이 높고 짧은 범위에서 빠른 속도의 데이터 통신을 가능하게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이브가이드가 적용된 칩-대-칩 인터페이스 장치의 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 웨이브가이드가 적용된 칩-대-칩 인터페이스 장치의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 웨이브가이드의 제1실시예.
도 4는 본 발명에 따른 웨이브가이드의 제2실시예.
도 5는 본 발명에 따른 웨이브가이드의 제3실시예.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 웨이브가이드를 포함하는 칩-대-칩 인터페이스 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플렉시블(flexible)한 특성을 갖는 웨이브가이드를 포함하는 칩-대-칩 인터페이스 장치에 관한 발명이다.
도 1에는 본 발명에 따른 웨이브가이드가 적용된 칩-대-칩 인터페이스 장치의 개념도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 따른 웨이브가이드가 적용된 칩-대-칩 인터페이스 장치의 구성도가 도시되어 있다.
본 발명의 인터페이스 장치는 칩-대-칩 또는 보드-대-보드를 연결하는 웨이브가이드를 포함하는 것으로, 복수 개의 보드(2)와, 어느 하나의 보드(2)로부터 다른 하나의 보드(2)를 연결하여 보드(2) 간 통신 신호를 전송하는 웨이브가이드(12)를 포함하여 구성된다.
상기 보드(2)는 송신칩(4) 또는 수신칩(6)을 포함하는 것으로, 복수 개의 보드(2) 중 어느 하나의 보드(2)에는 송신칩(4)이 구성되며, 다른 하나의 보드(2)에는 수신칩(6)이 구성된다.
또는, 하나의 보드(2)에 상기 송신칩(4)과 상기 수신칩(6)이 모두 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 웨이브가이드(12)는 상기 송신칩과 상기 수신칩(6)을 연결하여 칩 간 통신 신호를 전송하게 된다.
상기 송신칩(4) 또는 수신칩(6)은 60GHz 통신 모듈일 수 있으며, 바람직하게는 V-band 대역의 Zing-chip일 수 있다.
상기 송신칩(4)은 필요에 따라 수신칩(6)의 역할을 할 수도 있으며, 상기 수신칩(6)은 필요에 따라 송신칩(4)의 역할을 할 수도 있다.
상기 보드(2)는 상기 송신칩(4) 또는 수신칩(6)과 상기 웨이브가이드(12) 사이의 신호를 변화하여 전송하는 웨이브가이드 트랜지션(Waveguide Transition)(8)을 포함한다.
상기 웨이브가이드 트랜지션(8)에는 안테나 기능이 포함된다.
즉, 상기 송신칩(4)의 전기 신호는 상기 송신칩(4)과 연결된 웨이브가이드 트랜지션(8)에 의해 전자파 신호로 변환되며, 변환된 전자파 신호는 해당 웨이브가이드 트랜지션(8)의 안테나에 의해 상기 웨이브가이드(12)로 전송된다.
상기 송신칩(4)으로부터 상기 웨이브가이드(12)로 전송된 전자파 신호는 상기 수신칩(6)과 연결된 웨이브가이드 트랜지션(8)의 안테나에 전송되고, 해당 상기 웨이브가이드 트랜지션(8)에 의해 전기 신호로 변환되어 상기 수신칩(6)에 수신된다.
상기 웨이브가이드 트랜지션(8)은 마이크로스트립(microstrip)구조 또는 CPWG(Coplanar Waveguide with Ground) 구조로 구성될 수 있다.
상기 CPWG(Coplanar Waveguide with Ground)구조는 마이크로스트립(microstrip)구조와 CPW(Coplanar waveguide) 구조를 결합한 것으로, Ground가 없는 구조인 CPW의 아랫면에 마이크로스트립 구조와 같이 Ground를 덧댄 구조가 된다.
상기와 같이 구성된 CPWG(Coplanar Waveguide with Ground)구조는 일반 CPW에 비해 특성 임피던스가 작아지며, 유효유전율은 늘어나게 된다.
특히, 아랫면에 ground를 추가로 사용하면서 실제 윗면의 W가 변해도 임피던스의 변화가 덜 줄어드는 특성을 갖게 된다. 이러한 특성을 뒤집어 이해해보면, guiding slot (W)의 오차나 변화가 있어도 임피던스가 큰 변화 없이 안정될 수도 있다는 의미가 된다.
상기 보드(2)에는 상기 보드(2)와 상기 웨이브가이드(12)를 물리적 및 전기적으로 연결하는 커넥터(10)가 포함된다.
도 3에는 본 발명에 따른 웨이브가이드의 제1실시예가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명에 따른 웨이브가이드의 제2실시예가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명에 따른 웨이브가이드의 제3실시예가 도시되어 있다.
상기 웨이브가이드(12)는 플렉시블(flexible)한 튜브(tube) 형상으로 형성되는 V-튜브인 것으로, 어느 하나의 보드(2)와 다른 하나의 보드(2) 사이를 휘어서 연결하거나, 하나의 보드(2)에 배치된 어느 하나의 칩과 다른 하나의 칩 사이를 휘어서 연결하게 된다.
상기 웨이브가이드(12)는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수 개의 메쉬(mesh)(14)로 형성되는 그물망 형상으로 형성될 수 있다.
상기 웨이브가이드(12)가 그물망 형상으로 형성되는 경우, 상기 그물망은 한 겹으로 구성될 수도 있지만, 복수 개의 그물망이 서로 포개어져 복수 개의 겹이 되도록 구성될 수도 있다.
상기 그물망이 복수의 겹을 갖도록 구성되는 경우, 서로 포개어진 어느 하나의 그물망과 다른 하나의 그물망은 전체 면적이 겹쳐지는 것이 아닌 일정 면적만 겹쳐지도록 배치된다.
이는 복수 개의 그물망으로 구성되는 상기 웨이브가이드(12)가 보다 촘촘한 메쉬 구조를 갖도록 하기 위함이다.
상기 웨이브가이드(12)가 보다 촘촘한 메쉬 구조로 구성되기 위해 서로 포개어진 복수 개의 그물망은 서로 다른 형상의 메쉬(14)를 갖도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 어느 하나의 그물망은 사각형상의 메쉬 형상으로 형성된 그물망일 수 있으며, 다른 하나의 그물망은 육각형상의 메쉬 형상으로 형성된 그물망일 수 있다. 상기 메쉬의 형상은 한정되지 않는다.
이 경우, 상기 웨이브가이드(12)는 보다 더 촘촘한 메쉬 구조로 형성될 수 있다.
상기 웨이브가이드(12)가 상기 그물망 형상으로 형성되는 경우, 보드(2) 간의 거리 또는 칩 간의 거리에 따라 상기 메쉬(14)의 면적이 작아지거나 커지면서 상기 웨이브가이드(12)의 길이가 조절된다.
상기 웨이브가이드(12)는 도 4에 도시된 바와 같이, 코일 스프링 형상으로 형성될 수 있다.
상기 웨이브가이드(12)가 코일 스프링 형상으로 형성되는 경우, 상기 코일 스프링이 인장 및 수축하면서 상기 웨이브가이드(12)의 길이가 조절된다.
상기 웨이브가이드(12)는 도 5에 도시된 바와 같이, 복수 개의 산과 골로 이루어진 주름관 형상으로 형성될 수 있다.
상기 웨이브가이드(12)가 주름관 형상으로 형성되는 경우, 산과 골로 이루어진 연속적인 주름에 의한 신축성에 의해 상기 웨이브가이드(12)의 길이가 조절된다.
상기 웨이브가이(12)드의 플렉시블한 특성은 자유 공간 상의 임의의 위치에서 임의의 종단을 연결하는 것을 지원할 수 있다.
상기 웨이브가이드(12)의 금속 재질로 구성되는데, 이는 상기 웨이브가이드(12)의 길이와 무관하게 전체 트랜시버 파워 소모를 일정하게 유지할 수 있게 한다.
또한, 다른 채널들 및 인접한 웨이브가이드(12)의 신호 간섭을 격리시킬 수 있다.
상기 송신칩(4)은 상기 보드가 적용된 장비의 제어부로부터 상기 송신칩(4)의 동작 제어와 관련된 명령데이터를 수신하는 데이터수집부와, 상기 데이터수집부로부터 수신된 상기 명령데이터를 송신용 모듈에 전달하는 통신칩 제어부와, 상기 명령데이터에 따라 전기 신호를 송신하는 송신용 모듈을 포함하여 구성된다.
상기 송신용 모듈은 상기 초고주파 전자기파 신호를 생성하는 발진기(VCO)(45)와, 상기 발진기에서 생성된 신호를 기초로 변조를 수행하는 변조기(Modulator)(46)와, 상기 변조기로부터 수신한 변조된 상기 초고주파 전자기파 신호를 증폭시키는 증폭기(PA)와, 증폭된 상기 초고주파 전자기파 신호를 송신하는 안테나를 포함하여 구성된다.
상기 발진기는 60GHz 대역의 신호를 생성하게 된다.
상기 변조기는 복조 또는 OOK(OnOff Keying) 변조를 수행하게 된다.
상기 증폭기는 capacitytance-neutralized 방식을 따른다.
상기 수신칩(6)은 상기 웨이브가이드로부터 전송된 전기 신호를 수신하는 수신기(Detector)와, 상기 전기 신호를 증폭하여 잡음을 최소화시키는 증폭기(LNA)(47)와, 상기 잡음을 제거하는 제한기(Limiter)를 포함하여 구성된다.
상기 송신칩(4) 및 상기 수신칩(6)은 무선 통신 모듈인 모뎀(modem) 및 데이터를 직렬화시키는 서데스(serdes)를 포함할 수도 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
2 : 보드
4 : 송신칩
6 : 수신칩
8 : 웨이브가이드 트랜지션(Waveguide Transition)
10 : 커넥터
12 : 웨이브가이드
14 : 메쉬

Claims (12)

  1. 삭제
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  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 어느 하나의 보드로부터 다른 하나의 보드로 신호를 전송하는 웨이브가이드(waveguide)를 포함하며,
    상기 웨이브가이드는 플렉시블(flexible)한 튜브(tube) 형상으로 형성되어,
    상기 어느 하나의 보드와 상기 다른 하나의 보드 사이를 휘어서 연결하는 것
    을 특징으로 하며,
    상기 웨이브가이드는 코일 스프링 형상인 것을 특징으로 하는 웨이브가이드를 포함하는 칩-대-칩 인터페이스 장치.
  7. 어느 하나의 보드로부터 다른 하나의 보드로 신호를 전송하는 웨이브가이드(waveguide)를 포함하며,
    상기 웨이브가이드는 플렉시블(flexible)한 튜브(tube) 형상으로 형성되어,
    상기 어느 하나의 보드와 상기 다른 하나의 보드 사이를 휘어서 연결하는 것
    을 특징으로 하며,
    상기 웨이브가이드는 복수 개의 산과 골로 이루어지며, 신축 가능한 주름관 형상인 것을 특징으로 하는 웨이브가이드를 포함하는 칩-대-칩 인터페이스 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 웨이브가이드는 금속 재질인 것을 특징으로 하는 웨이브가이드를 포함하는 칩-대-칩 인터페이스 장치.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 보드는,
    송신칩 또는 수신칩;
    안테나 기능이 포함되며, 상기 송신칩의 전기 신호를 전자파 신호로 변환하여 상기 웨이브가이드로 전송하거나, 상기 웨이브가이드의 전자파 신호를 전기 신호로 변환하여 상기 수신칩으로 전송하는 웨이브가이드 트랜지션(Waveguide Transition); 및
    상기 보드와 상기 웨이브가이드를 연결하는 커넥터;를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 웨이브가이드를 포함하는 칩-대-칩 인터페이스 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 웨이브가이드 트랜지션은 CPWG(Coplanar Waveguide with Ground) 구조인 것을 특징으로 하는 웨이브가이드를 포함하는 칩-대-칩 인터페이스 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 웨이브가이드 트랜지션은 마이크로스트립(microstrip)구조인 것을 특징으로 하는 웨이브가이드를 포함하는 칩-대-칩 인터페이스 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 송신칩 또는 수신칩은 60GHz 통신 모듈인 것을 특징으로 하는 웨이브가이드를 포함하는 칩-대-칩 인터페이스 장치.
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