KR20240030590A - 반도체 장치 - Google Patents

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KR20240030590A
KR20240030590A KR1020220109826A KR20220109826A KR20240030590A KR 20240030590 A KR20240030590 A KR 20240030590A KR 1020220109826 A KR1020220109826 A KR 1020220109826A KR 20220109826 A KR20220109826 A KR 20220109826A KR 20240030590 A KR20240030590 A KR 20240030590A
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배정열
이종수
김덕수
양의봉
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삼성전자주식회사
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Abstract

반도체 장치가 제공된다. 반도체 장치는, 제1 수신 포트에 연결된 제1 LNA(Low Noise Amplifier), 제1 수신 포트와 다른 제2 수신 포트에 연결된 제2 LNA, 제1 트랜스포머(transformer)를 포함하고 제1 및 제2 LNA의 출력 중 적어도 하나를 처리하는 제1 수신 회로, 제1 및 제2 LNA의 출력 중 적어도 하나를 처리하는 제2 수신 회로, 및 제1 및 제2 LNA와 제1 및 제2 수신 회로 간의 연결을 제어하는 RF 멀티플렉서를 포함하고, 제1 수신 회로는 제1 단이 RF 멀티플렉서의 출력에 연결되고 제2 단이 제1 트랜스포머에 연결된 제1 가변 캐패시터를 포함한다.

Description

반도체 장치{Semiconductor device}
본 발명은 반도체 장치에 관한 것이다.
데이터 전송 속도를 높이기 위해서 통신 장치의 수신기에 캐리어 어그리게이션(CA; Carrier Aggregation)이 도입되었다. CA를 이용할 경우, 여러 개의 신호 밴드를 조합하여 동시에 사용할 수 있는 대역폭(BW; BandWidth)이 넓어지기 때문에, 한 번에 전송할 수 있는 데이터의 양이 많아져 데이터 전송 속도가 증가될 수 있다.
그런데, 각 나라 마다 또는 각 나라의 통신사 마다 할당된 주파수 밴드가 다르기 때문에 통신 장치의 수신기는 다양한 주파수 대역의 밴드를 모두 지원해야 한다. 이를 위해 통신 장치의 수신기는 필요로 하는 CA 조합 및 CC(Carrier Component) 특성에 따라 수신 포트(RF prot)와 신호를 처리하는 수신 회로의 개수를 결정한 후, 수신 포트와 수신 회로를 서로 연결하여 신호 처리를 수행할 수 있다.
이 때, 수신 포트와 수신 회로의 연결 상태에 따라 신호 처리 품질이 달라질 수 있어 이를 개선하기 위한 연구가 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 신호 처리 성능이 향상된 반도체 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는, 제1 수신 포트에 연결된 제1 LNA(Low Noise Amplifier), 제1 수신 포트와 다른 제2 수신 포트에 연결된 제2 LNA, 제1 트랜스포머(transformer)를 포함하고 제1 및 제2 LNA의 출력 중 적어도 하나를 처리하는 제1 수신 회로, 제1 및 제2 LNA의 출력 중 적어도 하나를 처리하는 제2 수신 회로, 및 제1 및 제2 LNA와 제1 및 제2 수신 회로 간의 연결을 제어하는 RF 멀티플렉서를 포함하고, 제1 수신 회로는 제1 단이 RF 멀티플렉서의 출력에 연결되고 제2 단이 제1 트랜스포머에 연결된 제1 가변 캐패시터를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는, 제1 수신 포트에 연결된 제1 LNA, 제1 수신 포트와 다른 제2 수신 포트에 연결된 제2 LNA, 제1 트랜스포머를 포함하고, 제1 및 제2 LNA의 출력 중 적어도 하나를 처리하는 제1 수신 회로, 제2 트랜스포머를 포함하고, 제1 및 제2 LNA의 출력 중 적어도 하나를 처리하는 제2 수신 회로, 및 제1 및 제2 LNA와 제1 및 제2 수신 회로 간의 연결을 제어하는 RF 멀티플렉서를 포함하고, 제1 수신 회로는 제1 단이 RF 멀티플렉서의 출력에 연결되고 제2 단이 제1 트랜스포머에 연결되고 제1 캐패시턴스를 갖는 제1 캐패시터를 포함하고, 제2 수신 회로는 제1 단이 RF 멀티플렉서의 출력에 연결되고 제2 단이 제2 트랜스포머에 연결되고 제1 캐패시턴스와 다른 제2 캐패시턴스를 갖는 제2 캐패시터를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는, 제1 수신 포트에 연결된 제1 LNA, 제1 수신 포트와 다른 제2 수신 포트에 연결된 제2 LNA, 제1 트랜스포머를 포함하고, 제1 및 제2 LNA의 출력 중 적어도 하나를 처리하는 제1 수신 회로, 제1 및 제2 LNA의 출력 중 적어도 하나를 처리하는 제2 수신 회로, 및 제1 및 제2 LNA와 제1 및 제2 수신 회로 간의 연결을 제어하는 RF 멀티플렉서를 포함하고, 제1 수신 회로는, RF 멀티플렉서의 출력을 바이패스(bypass)시켜 제1 트랜스포머에 전달하는 제1 스위치와, RF 멀티플렉서의 출력을 제1 캐패시턴스를 갖는 제1 캐패시터를 통해 제1 트랜스포머에 전달하는 제2 스위치와, RF 멀티플렉서의 출력을 제1 캐패시턴스와 다른 제2 캐패시턴스를 갖는 제2 캐패시터를 통해 제1 트랜스포머에 전달하는 제3 스위치를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 수신 회로의 예시적인 도면이다.
도 3은 도 1의 가변 캐패시터의 예시적인 도면이다.
도 4 내지 도 13은 도 1의 가변 캐패시터의 기능을 설명하기 위한 도면들이다.
도 14는 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치를 도시한 도면이다.
도 15는 또 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치를 도시한 도면이다.
도 16은 몇몇 실시예에 따른 네트워크 환경 내의 전자 기기의 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 반도체 장치(1)는 복수의 매칭 네트워크(matching network)(10~15), 복수의 LNA(Low Noise Amplifier)(20~25), RF(Radio Frequency) 멀티플렉서(30), 복수의 수신 회로(40~45)를 포함할 수 있다. 도시된 반도체 장치(1)는 예를 들어, 통신 장치의 수신 장치일 수 있으나 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
복수의 매칭 네트워크(10~15)는 복수의 수신 포트(P0~P5)를 통해 수신된 신호가 반사되는 것을 방지하고, 수신된 신호를 복수의 LNA(20~25)에 전달할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 복수의 수신 포트(P0~P5)에는 서로 다른 주파수 밴드를 갖는 신호가 수신될 수도 있고, 서로 동일한 주파수 밴드를 갖는 신호가 수신될 수도 있다.
복수의 LNA(20~25)는 복수의 수신 포트(P0~P5)를 통해 수신된 신호를 증폭하여 출력할 수 있다.
RF 멀티플렉서(30)는 복수의 LNA(20~25)와 복수의 수신 회로(40~45) 간의 연결을 제어할 수 있다. CA 시나리오에 따라 수신된 신호를 처리하기 위한 LNA(20~25)의 개수와 수신 회로(40~45)의 개수가 결정될 수 있고, RF 멀티플렉서(30)는 결정된 시나리오에 따라 신호 처리에 사용될 LNA(20~25)와 수신 회로(40~45)를 연결시킬 수 있다.
비록 도면에서는 반도체 장치(1) 내에 6개의 LNA(20~25)와 6개의 수신 회로(40~45)가 배치되고, RF 멀티플렉서(30)가 이들 간의 연결을 제어하는 예시가 도시되어 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. 필요에 따라 LNA(20~25)의 개수와 수신 회로(40~45)의 개수는 얼마든지 아와 다르게 변형되어 실시될 수 있다.
복수의 수신 회로(40~45)는 복수의 LNA(20~25)의 출력을 처리할 수 있다. 이하, 도 2를 참조하여 수신 회로의 일 예에 대해 설명할 것이나 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2는 도 1의 수신 회로의 예시적인 도면이다.
도 2를 참조하면, 수신 회로(40)는 가변 캐패시터(VC1), 트랜스포머(XFMR), 믹서(MIX), 수신 증폭기(AMP) 및 아날로그 디지털 변환기(Analog Digital Converter)(ADC)를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 도시되지 않은 다른 수신 회로들(도 1의 41~45)도 수신 회로(40)와 동일한 구성을 포함할 수 있으며, 수신 회로(40)는 필요에 따라 도시되지 않은 다른 구성(예를 들어, 필터)을 추가로 포함할 수도 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 가변 캐패시터(VC1)는 제1 단이 RF 멀티플렉서(30)의 출력에 연결되고, 제2 단이 트랜스포머(XFMR)에 연결될 수 있다. 즉, 가변 캐패시터(VC1)는 트랜스포머(XFMR)와 RF 멀티플렉서(30)(또는 RF 멀티플렉서(30)를 통해 연결된 LNA) 사이에 직렬 연결될 수 있다.
이러한 가변 캐패시터(VC1)는 수신 회로(40)가 복수의 LNA(20~25)와 연결될 때 이용되는 RF 멀티플렉서(30) 내의 배선 길이 변화에 따른 인덕턴스를 보상하는데 이용될 수 있다. 이에 대한 보다 구체적인 설명은 후술한다.
몇몇 실시예에서, 가변 캐패시터(VC1)의 캐패시턴스는 수신 회로(40)가 처리하는 신호의 주파수 밴드에 기초하여 변경될 수 있다. 예를 들어, 수신 회로(40)가 제1 주파수 밴드를 갖는 신호를 처리하는 경우 가변 캐패시터(VC1)는 제1 캐패시턴스를 갖고, 수신 회로(40)가 제2 주파수 밴드를 갖는 신호를 처리하는 경우 가변 캐패시터(VC1)는 제2 캐패시턴스를 가질 수 있다. 또한, 수신 회로(40)가 제3 주파수 밴드를 갖는 신호를 처리하는 경우 가변 캐패시터(VC1)의 캐패시턴스 값은 0일 수도 있다. 이러한 가변 캐패시터(VC1)에 대한 보다 구체적인 설명은 후술한다.
트랜스포머(XFMR)는 가변 캐패시터(VC1)와 연결될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 트랜스포머(XFMR)는 수신 회로(40)와 연결된 LNA(20~25)로부터 출력된 단일(single) 신호를 차등(differential) 신호로 변환할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 트랜스포머(XFMR)는 LNA(20~25)로부터 출력된 전류를 차등 신호로 변환할 수 있다.
믹서(MIX)는 국부 발진(local oscillator) 신호(LO)를 기초로 트랜스포머(XFMR)로부터 출력된 신호에 대해 다운-컨버팅(down-converting)을 수행할 수 있다. 믹서(MIX)는 트랜스포머(XFMR)로부터 출력된 RF(Radio Frequency) 신호를 국부 발진 신호(LO)와 혼합하여 중간 주파수(IF; Intermediate Frequency) 신호를 생성할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 수신 회로(40)가 처리하는 신호의 주파수 밴드는 믹서(MIX)에 제공되는 국부 발진 신호(LO)에 기초하여 결정될 수 있다. 따라서, 국부 발진 신호(LO)가 제1 신호일 경우 가변 캐패시터(VC1)는 제1 캐패시턴스를 갖고, 국부 발진 신호(LO)가 제2 신호일 경우 가변 캐패시터(VC1)는 제2 캐패시턴스를 가질 수 있다. 또한, 국부 발진 신호(LO)가 제3 신호일 경우 가변 캐패시터(VC1)의 캐패시턴스 값은 0일 수도 있다.
수신 증폭기(AMP)는 믹서(MIX)의 출력을 증폭할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 수신 증폭기(AMP)는 트랜스임피던스 증폭기(TIA; Trans Impedence Amplifier)를 포함할 수 있다.
아날로그 디지털 변환기(ADC)는 수신 증폭기(AMP)의 아날로그 신호 출력을 제공받고 이에 대해 아날로그-디지털 변환을 수행하여 디지털 신호를 출력할 수 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여, 수신 회로(40)가 처리하는 신호의 주파수 밴드에 기초하여 그 캐패시턴스가 변경되는 가변 캐패시터(VC1)의 예시적인 구성에 대해 설명할 것이나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3은 도 1의 가변 캐패시터의 예시적인 도면이다.
도 3을 참조하면, 가변 캐패시터(VC1)는 복수의 스위치(S1~S3), 제1 캐패시터(CP1), 제2 캐패시터(CP2)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 스위치(S1)는 제어 신호(CS1)에 의해 제어되어 온(on) 또는 오프(off)될 수 있다. 스위치(S1)는 제어 신호(CS1)에 의해 온되어, RF 멀티플렉서(30)의 출력을 트랜스포머(XFMR)로 바이패스(bypass)시킬 수 있다.
스위치(S2)는 제어 신호(CS2)에 의해 제어되어 온 또는 오프될 수 있다. 스위치(S2)는 제어 신호(CS2)에 의해 온되어, RF 멀티플렉서(30)의 출력에 캐패시턴스(C1)를 갖는 캐패시터(CP1)의 제1 단을 연결시킬 수 있다. 이 경우, 캐패시터(CP1)의 제2 단은 트랜스포머(XFMR)에 연결되므로, RF 멀티플렉서(30)의 출력에 캐패시터(CP1)와 트랜스포머(XFMR)가 직렬로 연결된 형태로 배치될 수 있다.
스위치(S3)는 제어 신호(CS3)에 의해 제어되어 온 또는 오프될 수 있다. 스위치(S3)는 제어 신호(CS3)에 의해 온되어, RF 멀티플렉서(30)의 출력에 캐패시턴스(C2)를 갖는 캐패시터(CP2)의 제1 단을 연결시킬 수 있다. 이 경우, 캐패시터(CP2)의 제2 단은 트랜스포머(XFMR)에 연결되므로, RF 멀티플렉서(30)의 출력에 캐패시터(CP2)와 트랜스포머(XFMR)가 직렬로 연결된 형태로 배치될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 캐패시터(CP1)의 캐패시턴스(C1)와 캐패시터(CP2)의 캐패시턴스(C2)는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 캐패시터(CP1)의 캐패시턴스(C1)는 1 내지 2 pF일 수 있고, 캐패시터(CP2)의 캐패시턴스(C2)는 3 내지 4 pF일 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
스위치(S1)를 제어하는 제어 신호(CS1)는 수신 회로(40)가 처리하는 신호의 주파수 밴드 또는 믹서(MIX)에 제공되는 국부 발진 신호(LO)에 기초하여 그 값이 변경될 수 있다. 예를 들어, 수신 회로(40)가 제1 주파수 밴드를 갖는 신호를 처리하거나 또는 믹서(MIX)에 제공되는 국부 발진 신호(LO)가 제1 신호일 경우, 제어 신호(CS1)는 스위치(S1)를 온시키는 값을 가질 수 있다.
스위치(S2)를 제어하는 제어 신호(CS2)는 수신 회로(40)가 처리하는 신호의 주파수 밴드 또는 믹서(MIX)에 제공되는 국부 발진 신호(LO)에 기초하여 그 값이 변경될 수 있다. 예를 들어, 수신 회로(40)가 제2 주파수 밴드를 갖는 신호를 처리하거나 또는 믹서(MIX)에 제공되는 국부 발진 신호(LO)가 제2 신호일 경우, 제어 신호(CS2)는 스위치(S2)를 온시키는 값을 가질 수 있다.
스위치(S3)를 제어하는 제어 신호(CS3)는 수신 회로(40)가 처리하는 신호의 주파수 밴드 또는 믹서(MIX)에 제공되는 국부 발진 신호(LO)에 기초하여 그 값이 변경될 수 있다. 예를 들어, 수신 회로(40)가 제3 주파수 밴드를 갖는 신호를 처리하거나 또는 믹서(MIX)에 제공되는 국부 발진 신호(LO)가 제3 신호일 경우, 제어 신호(CS3)는 스위치(S3)를 온시키는 값을 가질 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 13을 참조하여 이러한 가변 캐패시터(VC1)의 기능에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 4 내지 도 13은 도 1의 가변 캐패시터의 기능을 설명하기 위한 도면들이다.
먼저 도 4를 참조하면, CA 시나리오에 따라 LNA(20)는 RF 멀티플렉서(도 1의 30)에 의해 수신 회로(40)에 연결될 수도 있고, 수신 회로(45)에 연결될 수도 있다.
RF 멀티플렉서(도 1의 30)는 수신 회로(40)와 수신 회로(45)의 칩 내의 배치 형태에 따라 LNA(20)와 수신 회로(40)는 배선(L1)을 이용하여 연결하고, LNA(20)와 수신 회로(45)는 배선(L2)을 이용하여 연결할 수 있다.
그런데, LNA(20)로부터 수신 회로(40) 사이의 칩 내의 물리적 거리와 LNA(20)로부터 수신 회로(45) 사이의 물리적 거리가 서로 다르기 때문에, 배선(L1)의 길이와 배선(L2)의 길이가 서로 다를 수 있다.
도 4에서는 배선(L1)의 길이가 상대적으로 짧고, 배선(L2)의 길이가 상대적으로 긴 예를 도시하였으나, 복수의 수신 회로(40~45)의 칩내 배치 형태에 따라 배선 길이는 이와 다르게 변형될 수 있다.
이와 같이 배선 길이가 서로 다를 경우 배선 길이에 따라 인덕턴스가 달라질 수 있다.
아래 표 1은 배선 길이에 따라 LNA(20)의 출력에서 각 수신 회로에 포함되는 트랜스포머(XFMR)를 바라볼 때의 인덕턴스의 차이를 나타낸 표이다.
배선 인덕턴스(nH)
L1 0.06 ＠ 2GHz, 0.06 ＠ 3GHz
L2 0.96 ＠ 2GHz, 0.97 ＠ 3GHz
살펴보면, 배선 길이가 긴 배선(L2)을 이용하여 연결될 경우와 배선 길이가 짧은 배선(L1)을 이용하여 연결될 경우 간에 약 1nH 정도의 인덕턴스 차이가 발생함을 알 수 있다.
다음 아래 표 2는 MHB(Mid High Band) 트랜스포머의 2GHz 대역 신호를 처리할 때(＠ 2GHz)의 1차 코일 쪽의 인덕턴스와 3GHz 대역 신호를 처리할 때(＠ 3GHz)의 1차 코일 쪽의 인덕턴스를 나타낸 표이다.
트랜스포머 인덕턴스(nH)
MHB 1.48 ＠ 2GHz, 1.53 ＠ 3GHz
표 1과 표 2를 비교해보면, RF 멀티플렉서(도 1의 30)가 길이가 짧은 배선(L1)을 이용하여 LNA와 수신 회로를 연결할 경우, 수신 회로의 트랜스포머의 인덕턴스에 비해 배선(L1)의 인덕턴스가 크지 않아 큰 영향이 없을 수 있지만, RF 멀티플렉서(도 1의 30)가 길이가 긴 배선(L2)을 이용하여 LNA와 수신 회로를 연결할 경우, 수신 회로의 트랜스포머의 인덕턴스와 비교할 때 배선(L2)의 인덕턴스도 매우 크므로 신호 처리 성능에 영향을 미칠 수 있다.
즉, LNA와 수신 회로를 배선(L1)을 이용하여 연결할 때와 LNA와 수신 회로를 배선(L2)을 이용하여 연결할 때의 LNA 출력에서 바라보는 두 경로 간 로드 임피던스(load impedance)가 다르기 때문에, 배선(L1)을 이용하여 신호 처리를 수행할 때와 배선(L2)을 이용하여 신호 처리를 수행할 때의 신호 처리 성능이 다를 수 있다.
도 5는 가변 캐패시터(도 2의 VC1)가 존재하지 않는 경우, A 주파수 밴드의 신호를 처리할 때 송신 파워(Tx Power) 증가에 따른 수신 게인(Rx Gain)을 도시한 그래프이다. 도 7은 가변 캐패시터(도 2의 VC1)가 존재하지 않는 경우, B 주파수 밴드의 신호를 처리할 때 송신 파워(Tx Power) 증가에 따른 수신 게인(Rx Gain)을 도시한 그래프이다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 배선(L1)을 이용할 때의 수신 게인과 배선(L2)을 이용할 때의 수신 게인이 다른 것을 알 수 있다. 특히, 상대적으로 긴 배선(L2)을 이용함에 따라 앞서 설명한 것과 같이 LNA 출력 임피던스 증가로 인해 수신 게인이 커지며, 이로 인해 송신 파워 증가에 따라 수신 게인이 더 빨리 포화(saturation) 됨을 알 수 있다.
도 6은 가변 캐패시터(도 2의 VC1)가 존재하지 않는 경우, A 주파수 밴드의 신호를 처리할 때 송신 파워(Tx Power) 증가에 따른 민감도(sensitivity) 성능을 도시한 그래프이다. 도 8은 가변 캐패시터(도 2의 VC1)가 존재하지 않는 경우, B 주파수 밴드의 신호를 처리할 때 송신 파워(Tx Power) 증가에 따른 민감도(sensitivity) 성능을 도시한 그래프이다.
도 6 및 도 8을 참조하면, 앞서 살펴본 수신 게인 드롭(drop) 현상에 따라 민감도 역시 배선(L1)을 이용할 때와 배선(L2)을 이용할 때가 다른 것을 알 수 있다. 즉, 동일한 송신 파워가 수신되더라도 상대적으로 긴 배선(L2)의 디센스(Desense) 성능(예를 들어, 노이즈에 의해 민감도가 저하되는 정도)이 좋지 않음을 알 수 있다.
본 실시예에 따른 반도체 장치(1)는 이러한 배선 길이에 따른 신호 처리 성능 저하를 방지하기 위해, 수신 회로 내에 LNA와 트랜스포머 사이에 직렬로 연결된 가변 캐패시터를 배치한다. 그리고, 수신 회로가 처리하는 신호의 주파수 밴드에 기초하여 가변 캐패시터의 캐패시턴스를 변경시킨다. 이에 따라, 각 수신 회로 내의 가변 캐패시터의 캐패시턴스는 도 9에 도시된 것과 같이 서로 다른 값을 가질 수 있다.
예를 들어, 도 9를 참조하면, 수신 회로(42)와 수신 회로(44)는 A 주파수 밴드의 신호를 처리하는 것으로 설정되어 가변 캐패시터가 C2의 캐패시턴스를 갖고, 수신 회로(41)와 수신 회로(45)는 B 주파수 밴드의 신호를 처리하는 것으로 설정되어 가변 캐패시터가 C1의 캐패시턴스를 갖고, 수신 회로(40)와 수신 회로(43)는 C 주파수 밴드의 신호를 처리하는 것으로 설정되어 바이패스로 동작할 수 있다.
본 실시예에서는 이러한 구성에 따라 반도체 장치(1)의 신호 처리 성능이 향상될 수 있다.
예를 들어, 수신 회로(42)와 수신 회로(44)가 A 주파수 밴드의 신호를 처리할 때, LNA와 수신 회로(44)를 연결하는 배선(L2)의 길이가 LNA와 수신 회로(42)를 연결하는 배선(L1)의 길이보다 길다고 하더라도, 캐패시턴스 C2를 갖는 캐패시터의 존재로 인해 RF 멀티플렉서 내의 배선과 관련된 인덕턴스가 제거될 수 있다.
이에 따라, 도 10에 도시된 것과 같이 배선 길이에 따른 수신 게인(Rx Gain)의 차이가 거의 없어지고, 도 11에 도시된 것과 같이 배선 길이에 따른 민감도 성능 차이도 거의 없어질 수 있다.
또한 예를 들어, 수신 회로(41)와 수신 회로(45)가 B 주파수 밴드의 신호를 처리할 때, LNA와 수신 회로(45)를 연결하는 배선(L2)의 길이가 LNA와 수신 회로(41)를 연결하는 배선(L1)의 길이보다 길다고 하더라도, 캐패시턴스 C1을 갖는 캐패시터의 존재로 인해 RF 멀티플렉서 내의 배선과 관련된 인덕턴스가 제거될 수 있다.
이에 따라, 도 12에 도시된 것과 같이 배선 길이에 따른 수신 게인(Rx Gain)의 차이가 거의 없어지고, 도 13에 도시된 것과 같이 배선 길이에 따른 민감도 성능 차이도 거의 없어질 수 있다. 다시 말해, 반도체 장치의 신호 처리 성능이 향상될 수 있다.
도 14는 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치를 도시한 도면이다.
이하에서는 앞서 설명한 실시예와 중복된 설명은 생략하고 차이점을 위주로 설명한다.
도 14를 참조하면, 수신 회로(40a)는 가변 캐패시터(VC2)를 더 포함할 수 있다. 가변 캐패시터(VC2)는 도시된 것과 같이 트래스포머(XFMR)의 출력단 사이에 연결될 수 있다.
가변 캐패시터(VC2)는 가변 캐패시터(VC1)와 서로 다른 기능을 수행한다. 가변 캐패시터(VC1)는 앞서 설명한 것과 같이 RF 멀티플렉서(30) 내의 배선 길이 차이에 따른 인덕턴스 차이를 보상하는 기능을 수행하나, 가변 캐패시터(VC2)는 트랜스포머(XFMR)의 튜닝 레인지(Tunining Range)를 조절하는데 사용될 수 있다.
도 15는 또 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치를 도시한 도면이다.
이하에서도 앞서 설명한 실시예들과 중복된 설명은 생략하고 차이점을 위주로 설명한다.
도 15를 참조하면, 수신 회로(40b)는 가변 캐패시터(VC2)를 더 포함할 수 있다. 가변 캐패시터(VC2)는 도시된 것과 같이 제1 단이 트랜스포머(XFMR)에 연결되고 제2 단은 접지될 수 있다. 즉, 가변 캐패시터(VC1)는 트랜스포머(XFMR)와 직렬 연결되나, 가변 캐패시터(VC2)는 트랜스포머(XFMR)와 병렬 연결될 수 있다.
이러한 가변 캐패시터(VC2)도 가변 캐패시터(VC1)와 서로 다른 기능을 수행한다. 가변 캐패시터(VC1)는 앞서 설명한 것과 같이 RF 멀티플렉서(30) 내의 배선 길이 차이에 따른 인덕턴스 차이를 보상하는 기능을 수행하나, 가변 캐패시터(VC2)는 트랜스포머(XFMR)의 튜닝 레인지를 조절하는데 사용될 수 있다.
도 16은 몇몇 실시예에 따른 네트워크 환경 내의 전자 기기의 블록도이다.
네트워크 환경(600) 내의 전자 기기(601)는 예를 들어, 단거리 무선 통신망 등의 제1 네트워크(698)을 통해 전자 기기(602)와 통신하거나, 예를 들어 장거리 무선 통신망 등의 제2 네트워크(699)를 통해 전자 기기(604) 또는 서버(608)와 통신할 수 있다.
전자 기기(601)는 서버(608)를 통해 전자 기기(604)와 통신할 수 있다. 전자 기기(601)는 프로세서(620), 메모리(630), 입력 장치(650), 음향 출력 장치(655), 화상표시 장치(660), 음성 모듈(670), 센서 모듈(676), 인터페이스(677), 촉각 모듈(679), 카메라 모듈(680), 전력 관리 모듈(688), 배터리(689), 통신 모듈(690), 가입자 식별 모듈(subscriber identification module; SIM)(696), 또는 안테나 모듈(697) 등을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 예를 들어, 디스플레이 장치(660) 또는 카메라 모듈(680) 등의 구성요소들 중의 적어도 하나가 전자 기기(601)에서 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들이 전자 기기에 추가될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 구성요소들 중의 일부는 단일한 집적회로(IC)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 지문 센서, 홍채 센서, 조도 센서 등의 센서 모듈(676)은 예를 들어, 디스플레이(display) 등의 화상표시 장치 내에 매립될 수도 있다.
프로세서(620)는 프로세서(620)에 접속된 하드웨어 또는 소프트웨어 컴포넌트와 같이 적어도 하나의 전자 기기(601)의 다른 컴포넌트들을 제어하는 소프트웨어(예를 들어, 프로그램(640)를 실행하여, 다양한 데이터 처리와 연산들을 수행할 수 있다.
데이터 처리 또는 연산들의 적어도 일부로, 프로세서(620)는 예를 들어, 센서 모듈(676) 또는 통신 모듈(690) 등의 다른 컴포넌트로부터 수신된 명령(command) 또는 데이터를 휘발성 메모리(632)에 로딩(load)하고, 휘발성 메모리(632)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하여, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(634)에 저장할 수 있다.
프로세서(620)는 예를 들어, 중앙처리유닛(central processing unit; CPU) 또는 애플리케이션 프로세서(application processor; AP) 등의 주 프로세서(621)와, 주 프로세서(621)와 독립적으로 작동되거나 주 프로세서(621)에 연계되어 작동되는 보조 프로세서(623)를 포함할 수 있다.
이러한 보조 프로세서(623)는 예를 들어, 그래픽 처리 유닛(graphic processing unit; GPU), 화상 신호 처리기(image signal processor; ISP), 센서 허브 처리기(sensor hub processor), 또는 통신 처리기(communication processor; CP) 등을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 보조 프로세서(623)는 주 프로세서(621)보다 더 적은 전력을 소비하거나 특정한 기능을 실행하도록 구성될 수 있다. 보조 프로세서(623)는 주 프로세서(621)와 분리되거나 그 일부로 구현될 수 있다.
보조 프로세서(623)는 주 프로세서(621)가 비활성(inactive)인 동안 주 프로세서(621)를 대신하여, 또는 주 프로세서(621)가 활성인 동안 주 프로세서(621)와 함께, 전자 기기(601)의 컴포넌트들 중에서 적어도 하나의 컴포넌트에 관련된 기능 또는 상태들 중의 적어도 일부를 제어할 수 있다.
메모리(630)는 전자 기기(601)의 적어도 하나의 컴포넌트에 사용되는 여러 가지 데이터를 저장할 수 있다. 이 다양한 데이터는 예를 들어, 프로그램(640) 등의 소프트웨어와 이에 관련된 명령을 위한 입력 데이터 및 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(630)는 휘발성 메모리(632)와 비휘발성 메모리(634)를 포함할 수 있다.
프로그램(640)은 메모리(630)에 소프트웨어로 저장될 수 있고, 예를 들어 운영체제(operating system; OS)(642), 미들웨어(middleware; 644), 또는 앱(application; 646)을 포함할 수 있다.
입력 장치(650)는 전자 기기(601) 외부로부터 전자 기기(601)의 다른 컴포넌트에 사용될 명령 또는 데이터를 수신할 수 있다. 입력 장치(650)는 예를 들어 마이크, 마우스, 또는 키보드를 포함할 수 있으며, 입력 장치(650)는 앞서 설명한 복수의 마이크(도 1의 10, 12)를 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(655)는 전자 기기(601)의 외부에 음향 신호를 출력할 수 있다. 이 음향 출력 장치(655)는 예를 들어 스피커를 포함할 수 있다. 스피커를 통해 멀티미디어 데이터가 출력될 수 있다.
화상표시 장치(660)는 전자 기기(601) 외부로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 화상표시 장치는 예를 들어 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터와, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 중의 해당되는 것을 제어하는 제어회로를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 화상표시 장치(660)는 터치(touch)를 검출하도록 구성된 터치 회로, 또는 터치에 의해 유발된 힘의 강도를 측정하도록 구성된 예를 들어, 압력 센서 등의 센서 회로를 포함할 수 있다.
음성 모듈(670)은 음향을 전기신호로 변환하거나 그 역으로 변환할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 음성 모듈(670)은 입력 장치(650)를 통해 음향을 얻거나 음향 출력 장치(655)를 통하거나 전자 기기에 직접 또는 무선으로 접속된 외부 전자 기기(602)의 헤드폰을 통해 음향을 출력할 수 있다.
센서 모듈(676)은 예를 들어, 출력 또는 온도 등의 전자 기기(601)의 작동 상태 또는 예를 들어, 사용자의 상태 등의 전자 기기(601) 외부의 환경 상태를 검출하여, 검출된 상태에 해당하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(676)은 예를 들어 동작(gesture) 센서, 자이로(gyro) 센서, 대기압 센서, 자기 센서, 가속 센서, 파지(grip) 센서, 근접(proximity) 센서, 컬러(color) 센서, 적외선(infrared; IR) 센서, 생체측정(biometric) 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(677)는 외부 기기(602)에 직접 또는 무선으로 접속되는 전자 기기(601)가 사용할 하나 이상의 규정된 프로토콜을 지원할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 인터페이스(677)는 예를 들어 고해상도 멀티미디어 인터페이스(high definition multimedia interface; HDMI), 범용 직렬 버스(universal serial bus; USB) 인터페이스, 보안 디지털(secure digital; SD) 카드 인터페이스, 또는 음성 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(678)는 이를 통해 전자 기기(601)가 외부 전자 기기(602)에 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 연결 단자(678)는 예를 들어 HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 (예를 들어 헤드폰 커넥터 등의) 음성 커넥터를 포함할 수 있다.
촉각(haptic) 모듈(679)은 전기 신호를 촉각(tactile sensation) 또는 운동 감각(kinesthetic sensation)을 통해 사용자가 인식할 수 있는 예를 들어, 진동 또는 운동 등의 기계적 자극으로 변환할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 촉각 모듈(679)은 예를 들어, 모터, 압전소자(piezoelectric element), 또는 전기 자극기(electrical stimulator)를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(680)은 정지 화상 또는 운동 화상들을 포착(capture)할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 카메라 모듈(680)은 하나 이상의 렌즈, 화상 센서, 화상 신호 처리기, 또는 플래시(flash) 등을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(688)은 전자 기기(601)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 전력 관리 모듈은 예를 들어 전력 관리 집적회로(power management integrated circuit; PMIC)의 적어도 일부로 구현될 수 있다.
배터리(689)는 전자 기기(601)의 적어도 하나의 컴포넌트에 전력을 공급할 수 있다. 한 실시예에 따르면 배터리(689)는 예를 들어 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지, 또는 연료전지(fuel cell)를 포함할 수 있다.
통신 모듈(690)은 전자 기기(601)와, 예를 들어, 전자 기기(602), 전자 기기(606), 또는 서버(608) 등의 외부 전자 기기 간의 직접 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 설정을 지원하고, 설정된 통신 채널을 통해 통신을 수행할 수 있다.
통신 모듈(690)은 프로세서(620)와 독립적으로 작동 가능하고, 직접 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 통신 처리기(communication processor)들을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 통신 모듈(690)은 예를 들어, 이동통신(cellular communication) 모듈, 단거리 무선 통신 모듈, 또는 위성항법장치(global navigation satellite system; GNSS) 통신 모듈 등의 무선 통신 모듈(692), 또는 예를 들어, 근거리 통신망(local area network; LAN) 통신 모듈, 또는 전력선 통신(power line communication; PLC) 모듈 등의 유선 통신 모듈(694)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 무선 통신 모듈(692)은 앞서 설명한 반도체 장치(도 1의 1)를 포함할 수 있다.
이 통신 모듈들 중의 해당하는 통신 모듈이, 예를 들어, 블루투스(BluetoothTM), 와이파이(wireless-fidelity; Wi-Fi) 다이렉트(direct), 또는 적외선 통신규격 표준(standard of the Infrared Data Association; IrDA) 등의 제1 네트워크(698) 또는 예를 들어, 이동통신망, 인터넷, 장거리 통신망 등의 제2 네트워크(699)를 통해 외부 전자 기기와 통신할 수 있다.
이 여러 가지 종류의 통신 모듈들은 예를 들어 단일한 컴포넌트로 구현되거나, 서로 분리된 복수의 컴포넌트들로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(692)은 사용자 식별 모듈(696)에 저장된 예를 들어, 국제 이동 가입자 식별(international mobile subscriber identity; IMSI) 등의 가입자 정보를 사용하여 제1 네트워크(698) 또는 제2 네트워크(699) 등의 통신 네트워크 내의 전자 기기(601)를 식별 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(697)은 전자 기기(601) 외부로 또는 이로부터 신호 또는 전력을 송신 또는 수신할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 안테나 모듈(697)은 하나 이상의 안테나들을 포함할 수 있으며, 이로부터 제1 네트워크(698) 또는 제2 네트워크(699) 등의 통신망 내에 사용되는 통신 기법(communication scheme)에 적절한 적어도 하나의 안테나가 통신 모듈(690)에 의해 선택될 수 있다. 그러면 신호 또는 전력이 선택된 적어도 하나의 안테나를 통해 통신 모듈과 외부 전자 기기 간에 신호 또는 전력이 송신 또는 수신될 수 있다.
전술한 컴포넌트들 중의 적어도 일부는 상호 접속되어, 예를 들어, 버스, 범용입출력(general purpose input and output; GPIO), 직렬 주변장치 인터페이스(serial peripheral interface; SPI), 모바일기기 산업표준 프로세서 인터페이스(mobile industry processor interface; MIPI) 등의 주변장치 간 통신 기법(inter-peripheral communication scheme)을 통해 그 사이에 신호들을 통신할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 명령 또는 데이터는 제2 네트워크(699)에 접속된 서버(608)를 통해 전자 기기(601)와 외부 전자 기기(606) 간에 송신 또는 수신될 수 있다. 각 전자 기기(602, 606)는 전자 기기(601)와 같은 종류 또는 다른 종류의 기기가 될 수 있다. 전자 기기(601)에서 실행될 작동들의 전부 또는 일부는 하나 이상의 외부 전자 기기(602, 606, 또는 608)에서 실행될 수 있다. 예를 들어, 전자 기기(601)에서 실행될 작동들의 모두 또는 일부는 하나 이상의 외부 전자 기기(602, 606, 또는 608)들에서 실행될 수 있다.
예를 들어, 전자 기기(601)가 기능 또는 서비스를 자동, 또는 사용자 또는 다른 기기로부터의 요청에 응답하여 수행해야 한다면, 그 기능 또는 서비스를 실행하는 전자 기기(601)는 이에 대신하거나 추가하여 하나 이상의 외부 전자 기기가 그 기능 또는 서비스의 적어도 일부를 수행하도록 요청할 수 있다. 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 기기들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부 또는 요청에 관련된 추가적 기능 또는 추가적 서비스를 수행하고 수행의 결과를 전자 기기(601)로 전달할 수 있다. 전자 기기(601)는 결과의 추가적 처리를 수반하거나 수반하지 않고 결과를 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공한다. 이를 위해 예를 들어 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술들이 사용될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
20~25: LNA
30: RF 멀티플렉서
40~45: 수신 회로

Claims (10)

  1. 제1 수신 포트에 연결된 제1 LNA(Low Noise Amplifier);
    상기 제1 수신 포트와 다른 제2 수신 포트에 연결된 제2 LNA;
    제1 트랜스포머(transformer)를 포함하고 상기 제1 및 제2 LNA의 출력 중 적어도 하나를 처리하는 제1 수신 회로;
    상기 제1 및 제2 LNA의 출력 중 적어도 하나를 처리하는 제2 수신 회로; 및
    상기 제1 및 제2 LNA와 상기 제1 및 제2 수신 회로 간의 연결을 제어하는 RF 멀티플렉서를 포함하고,
    상기 제1 수신 회로는 제1 단이 상기 RF 멀티플렉서의 출력에 연결되고 제2 단이 상기 제1 트랜스포머에 연결된 제1 가변 캐패시터를 포함하는 반도체 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수신 회로는 제1 믹서를 더 포함하고,
    상기 제1 트랜스포머는 상기 제1 및 제2 LNA 중 적어도 하나로부터 출력된 단일(single) 신호를 차등(differential) 신호로 변환하여 상기 제1 믹서에 전달하는 반도체 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 수신 회로는,
    상기 제1 믹서의 출력을 제공받아 증폭하는 제1 수신 증폭기와,
    상기 제1 수신 증폭기의 출력에 대해 아날로그 디지털 변환을 수행하는 제1 아날로그 디지털 변환기(Analog Digital Converter)를 더 포함하는 반도체 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가변 캐패시터의 캐패시턴스는 상기 제1 수신 회로가 처리하는 신호의 주파수 밴드에 기초하여 변경되는 반도체 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 수신 회로는 제1 믹서를 더 포함하고,
    상기 제1 가변 캐패시터의 캐패시턴스는 상기 제1 믹서에 입력되는 국부 발진 신호에 기초하여 변경되는 반도체 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수신 회로는,
    상기 제1 트랜스포머의 튜닝 레인지를 조절하고, 상기 제1 트래스포머의 출력단 사이에 연결된 제2 가변 캐패시터를 더 포함하는 반도체 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수신 회로는,
    상기 제1 트랜스포머의 튜닝 레인지를 조절하고, 제1 단이 상기 제1 트랜스포머에 연결되고 제2 단이 접지된 제2 가변 캐패시터를 더 포함하는 반도체 장치.
  8. 제1 수신 포트에 연결된 제1 LNA;
    상기 제1 수신 포트와 다른 제2 수신 포트에 연결된 제2 LNA;
    제1 트랜스포머를 포함하고, 상기 제1 및 제2 LNA의 출력 중 적어도 하나를 처리하는 제1 수신 회로;
    제2 트랜스포머를 포함하고, 상기 제1 및 제2 LNA의 출력 중 적어도 하나를 처리하는 제2 수신 회로; 및
    상기 제1 및 제2 LNA와 상기 제1 및 제2 수신 회로 간의 연결을 제어하는 RF 멀티플렉서를 포함하고,
    상기 제1 수신 회로는 제1 단이 상기 RF 멀티플렉서의 출력에 연결되고 제2 단이 상기 제1 트랜스포머에 연결되고 제1 캐패시턴스를 갖는 제1 캐패시터를 포함하고,
    상기 제2 수신 회로는 제1 단이 상기 RF 멀티플렉서의 출력에 연결되고 제2 단이 상기 제2 트랜스포머에 연결되고 상기 제1 캐패시턴스와 다른 제2 캐패시턴스를 갖는 제2 캐패시터를 포함하는 반도체 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 수신 회로가 처리하는 신호의 주파수 밴드와 상기 제2 수신 회로가 처리하는 신호의 주파수 밴드는 서로 다른 반도체 장치.
  10. 제1 수신 포트에 연결된 제1 LNA;
    상기 제1 수신 포트와 다른 제2 수신 포트에 연결된 제2 LNA;
    제1 트랜스포머를 포함하고, 상기 제1 및 제2 LNA의 출력 중 적어도 하나를 처리하는 제1 수신 회로;
    상기 제1 및 제2 LNA의 출력 중 적어도 하나를 처리하는 제2 수신 회로; 및
    상기 제1 및 제2 LNA와 상기 제1 및 제2 수신 회로 간의 연결을 제어하는 RF 멀티플렉서를 포함하고,
    상기 제1 수신 회로는,
    상기 RF 멀티플렉서의 출력을 바이패스(bypass)시켜 상기 제1 트랜스포머에 전달하는 제1 스위치와,
    상기 RF 멀티플렉서의 출력을 제1 캐패시턴스를 갖는 제1 캐패시터를 통해 상기 제1 트랜스포머에 전달하는 제2 스위치와,
    상기 RF 멀티플렉서의 출력을 상기 제1 캐패시턴스와 다른 제2 캐패시턴스를 갖는 제2 캐패시터를 통해 상기 제1 트랜스포머에 전달하는 제3 스위치를 포함하는 반도체 장치.
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