WO2006088005A1 - 半導体装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a semiconductor device in which an analog circuit and a digital circuit are formed on the same semiconductor substrate.
- Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-37172 (Page 3-5, Fig. 1-2)
- the clock line is shortened by devising the arrangement of the switching circuit to reduce noise mixed in the analog signal.
- the voltage level changes sharply, the same applies to signals (digital data) other than the clock signal input / output in the digital circuit. Therefore, the clock line is not connected to the semiconductor device disclosed in Patent Document 1.
- a sufficient effect of noise reduction could not be obtained only by shortening.
- the present invention was created in view of the above points, and an object thereof is to provide a semiconductor device capable of reducing noise mixed in an analog circuit.
- a semiconductor device of the present invention sandwiches an analog-digital converter and a digital-analog converter, and an analog-digital converter and a digital-analog converter formed on a semiconductor substrate. One area separated from each other by And an analog circuit formed in the other region.
- the semiconductor device of the present invention includes an analog circuit formed on a semiconductor substrate and a digital circuit formed on a semiconductor substrate at a position separated from the analog circuit via an intermediate region. And analog-to-digital transformation and digital-to-analog transformation formed in the middle region on the semiconductor substrate.
- a semiconductor device of the present invention includes an analog circuit formed in a region adjacent to one of two opposing sides on a semiconductor substrate having a rectangular shape, and the other of the two sides on the semiconductor substrate.
- a digital circuit formed in a region adjacent to the analog circuit, and an analog-digital converter and a digital-analog converter formed on a semiconductor substrate between the analog circuit and the digital circuit.
- the analog-digital converter described above performs processing for outputting an analog region in which elements for processing an input analog signal are arranged, and outputting digital data corresponding to the analog signal. It is desirable that the analog area is arranged on the analog circuit side and the digital area is arranged on the digital circuit side.
- the digital-to-analog converter described above includes a digital region in which elements for processing input digital data are arranged, and an element for processing to output an analog signal corresponding to the digital data. It is desirable to arrange the digital area on the digital circuit side and the analog area on the analog circuit side.
- the above-described analog-digital conversion is to convert an analog signal output from the analog circuit into digital data and input it to the digital circuit.
- the above-mentioned digital / analog conversion ⁇ is preferably converted into an analog signal from the digital data output from the digital circuit and input to the analog circuit. This prevents the wiring that connects the analog circuit to the analog / digital converter or the digital / analog converter from wrapping around to the digital circuit side, and reduces the noise that enters the analog circuit directly from the digital circuit. It becomes possible.
- the analog circuit described above is a reception processing unit as a front end of the receiver, and the digital circuit is a digital data obtained by passing a signal output from the reception processing unit through an analog / digital converter. It is desirable that the digital signal processing apparatus perform demodulation processing on the signal.
- the analog circuit described above is a reception processing unit as a front end of a receiver and a transmission processing unit that transmits a modulated signal, and a digital circuit performs analog-to-digital conversion on a signal output from the reception processing unit. It is desirable that the digital signal processing apparatus perform a demodulation process on the digital data obtained through the device and a modulation process on the audio data.
- the reception processing unit as the front end of the receiver performs processing such as extracting weak signals received and amplifying them or converting them to intermediate frequency signals. Decrease significantly. For this reason, the analog circuit power having the reception processing unit can significantly improve the signal quality of the input / output in the analog circuit by separating the digital circuit and reducing the mixing of noise.
- FIG. 1 is a diagram showing a layout of a semiconductor device according to an embodiment.
- FIG. 2 is a configuration diagram of a transceiver according to the present embodiment formed using a semiconductor substrate.
- FIG. 3 is a block diagram of a modified receiver formed using a semiconductor substrate.
- FIG. 4 is a configuration diagram of a modified transmitter formed using a semiconductor substrate.
- FIG. 5 is a diagram showing a modification of the layout on the semiconductor substrate.
- FIG. 6 is a diagram showing a modification of the layout on the semiconductor substrate.
- VCO Voltage controlled oscillator
- FIG. 1 is a diagram illustrating a layout of a semiconductor device according to an embodiment.
- the semiconductor device of this embodiment includes an analog-digital converter (ADC) 130 and a digital-analog converter (DAC) 140 formed on a semiconductor substrate 100, and an analog-digital converter. 130 and a digital-analog converter 140, and an analog circuit 110 formed in one region spaced apart from each other and a digital circuit 120 formed in the other region.
- the analog circuit 110 described above is formed in a region adjacent to one of two opposing sides (two sides arranged in the vertical direction in FIG. 1) on the semiconductor substrate 100 having a rectangular shape.
- Each of the analog circuit 110 and the digital circuit 120 is formed at a position on the semiconductor substrate 100 with the intermediate region interposed therebetween, and the analog-to-digital converter 130 and the digital-analog are located in the intermediate region.
- a transducer 140 is arranged.
- the analog-to-digital converter 130 described above includes an analog region 132 in which elements (elements in an input stage) for processing an input analog signal are arranged, and the analog region 132. And a digital area 134 in which elements (output stage elements) for performing processing for outputting digital data corresponding to the signals are arranged.
- the analog area 132 is arranged on the analog circuit 110 side, and the digital area 134 is arranged on the digital circuit 120 side.
- the digital-to-analog converter 140 described above corresponds to the digital area 144 in which elements (elements in the input stage) for processing input digital data are arranged, and the digital data. And an analog region 142 in which elements (output stage elements) for performing processing for outputting analog signals are arranged.
- the digital area 144 is arranged on the digital circuit 120 side, and the analog area 142 is arranged on the analog circuit 110 side.
- FIG. 2 is a configuration diagram of the transceiver according to the present embodiment formed using the semiconductor substrate 100.
- the transceiver of this embodiment includes a reception processing unit 10, analog digital converters (ADC) 12, 40, a digital signal processing device (DSP) 20, a digital-analog converter (DAC) 30. , 50, a transmission processing unit 52, a voltage controlled oscillator (VCO) 60, a frequency synthesizer 62, an antenna 200, and a crystal resonator 300.
- ADC analog digital converters
- DSP digital signal processing device
- DAC digital-analog converter
- VCO voltage controlled oscillator
- each component other than the antenna 200 and the crystal unit 300 is formed on the semiconductor substrate 100 as a one-chip component using a CMOS process or a MOS process. By using these processes, it is possible to reduce the size and power consumption of a one-chip component formed on the semiconductor substrate 100.
- the reception processing unit 10 is a broadcast wave signal received via the antenna 200 (if it is a modulation signal similar to the broadcast wave signal, even if the transmission source is a broadcast station, it is a home transmitter). Frequency conversion is performed on the signal, and an intermediate frequency signal is output.
- a local oscillator is configured by the voltage controlled oscillator 60, the frequency synthesizer 62, and the crystal resonator 300, and a local oscillation signal output from the voltage controlled oscillator 60 is input to the reception processing unit 10.
- the reception processing unit 10 is an analog circuit that performs frequency conversion by analog processing, and performs analog frequency mixing of the broadcast wave signal received via the antenna 200 and the local oscillation signal output from the voltage-controlled oscillator 60.
- An intermediate frequency signal is generated as a signal.
- the reception processing unit 10 includes components as a front end of a receiver such as a tuning circuit and an RF amplifier. As an analog signal output from the reception processing unit 10. All the intermediate frequency signals are converted into digital data of a predetermined number of bits by the analog-digital converter 12.
- the digital signal processing device 20 performs a predetermined demodulation operation on the digital data output from the analog-digital converter 12 by digital processing. For example, FM demodulation processing is performed and FM stereo demodulation processing is performed, and the demodulated digital data is converted into an analog signal by the digital analog converter 30. For example, when an audio signal is considered as an analog signal, the audio signal is amplified and then output from a speaker or the like. Note that the digital data generated by the demodulation processing performed by the digital signal processing device 20 is not limited to audio data. For example, even when image data is generated by demodulation processing.
- the digital signal processing device 20 corresponds to the audio signal.
- Predetermined digital processing necessary to transmit the modulated signal is performed. For example, when L data and R data are input as audio data, stereo modulation processing is performed to synthesize these two data. In addition, processing to generate I component and Q component is performed.
- Digital data output from the digital signal processing device 20 is converted into an analog signal by a digital-analog conversion 50.
- the transmission processing unit 52 is an analog circuit that performs a modulation operation by analog processing, modulates an analog signal input from the digital-analog conversion 50, and transmits it from the antenna 200. For example, as a simple example, FM modulation processing may be performed, but modulation processing corresponding to other modulation schemes may be performed.
- the analog / digital converters 12 and 40 included in the transceiver described above are the analog-digital converter 130 shown in FIG. 1, and the digital / analog converters 30 and 50 are the digital / analog converter 140 shown in FIG. Further, the reception processing unit 10, the transmission processing unit 52, and the voltage control type oscillator 60 correspond to the analog circuit 110 shown in FIG. 1, and the digital signal processing device 20 corresponds to the digital circuit 120 shown in FIG.
- the frequency synthesizer 62 is a frequency divider constituted by a programmable counter. In the case of including a device, it becomes a mixed circuit of a digital circuit and an analog circuit. By the way, the arrangement of each component on the semiconductor substrate 100 in this embodiment is mainly intended to prevent the noise generated by the digital circuit 120 from entering the analog circuit 110, and therefore a digital circuit is used in part.
- the frequency synthesizer 62 is included in the digital circuit 120 or disposed adjacent to the digital circuit 120, and is separated from the analog circuit 110.
- the analog circuit 110 and the digital circuit 120 formed on the same semiconductor substrate 100 are separated by the analog-to-digital conversion 130 and the digital-to-analog conversion 140, the voltage level fluctuation is large.
- Noise that enters the analog circuit 110 when digital data is input / output in the digital circuit 120 can be reduced.
- the analog areas 132 and 142 that mainly process analog signals in the analog-to-digital converter 130 and the digital-to-analog converter 140 and the digital areas 134 and 144 that mainly process digital data are devised. As a result, noise mixed in the analog circuit 110 can be further reduced.
- the analog-to-digital converter 130 converts the analog signal output from the analog circuit 110 into digital data and inputs the digital data to the digital circuit 120, and the digital-to-analog converter 140 outputs from the digital circuit 120. Digital data to be converted into an analog signal and input to the analog circuit 110. As a result, the wiring connecting the analog circuit 120 and the analog-to-digital converter 130 or the digital-to-analog converter 140 can be prevented from wrapping around to the digital circuit side. Can be reduced.
- the reception processing unit 10 as a front end of the receiver performs processing such as extracting and amplifying a weak received radio wave or converting it to an intermediate frequency signal. If the signal is mixed, the quality of the output signal is greatly reduced. For this reason, by separating the digital circuit 120 from the analog circuit 110 having the reception processing unit 10 to reduce the mixing of noise, the signal quality input / output in the analog circuit 110 can be greatly improved.
- the present invention is not limited to the above-described embodiment, but is within the scope of the gist of the present invention.
- the transceiver shown in FIG. 2 was considered as a specific example of the semiconductor device shown in FIG. 1, but one of the transceiver functions of this transceiver, that is, a transmitter having only a transmission function or a reception function.
- the present invention can be applied to a receiver having only the above.
- FIG. 3 is a block diagram of a modified receiver formed using the semiconductor substrate 100.
- Components having basically the same functions as the transceiver shown in Fig. 2 are given the same reference numerals. Even in such a receiver, by adopting the layout on the semiconductor substrate 100 shown in FIG. 1, it is possible to reduce noise mixed in a signal input to and output from the reception processing unit 10 as the analog circuit 110.
- FIG. 4 is a configuration diagram of a transmitter according to a modification formed using the semiconductor substrate 100.
- Components having basically the same functions as the transceiver shown in Fig. 2 are given the same reference numerals. Even in such a transmitter, by adopting the layout on the semiconductor substrate 100 shown in FIG. 1, it is possible to reduce noise mixed in signals input to and output from the transmission processing unit 52 as the analog circuit 110.
- the layout on the semiconductor substrate 100 shown in FIG. 1 may be applied to devices other than the transceiver, the receiver, and the transmitter. Even in this case, it is possible to effectively prevent noise generated by the digital circuit 120 from being mixed into the input / output signal of the analog circuit 110.
- the layout on the semiconductor substrate 100 as shown in FIG. 5 or FIG. 6 may be adopted. That is, the analog circuit 110 (in the case of FIG. 5) and the digital circuit 120 (in the case of FIG. 6) may be enclosed in an L shape by the analog-to-digital conversion 130 and the digital-to-analog conversion 140. In this way, the arrangement and shape of the analog-to-digital converter 130 and the digital-to-analog converter 140 can be modified. However, even in this case, the analog region 132 in the analog-to-digital converter 130 can be changed. Analog-to-digital converter 1 Analog area 142 in 40 is placed on analog circuit 110 side, and analog-to-digital converter 130 digital area 134 and digital-to-analog converter 140 digital area 1 44 needs to be arranged on the digital circuit 120 side.
- the analog circuit and the digital circuit formed on the same semiconductor substrate are separated by the analog digital variation and the digital analog variation, the voltage level fluctuation is large! Noise that enters the analog circuit when it is input / output in the digital circuit can be reduced.
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
アナログ回路に混入するノイズを低減することができる半導体装置を提供することを目的とする。半導体基板１００上に形成されたアナログ－デジタル変換器１３０およびデジタル－アナログ変換器１４０と、アナログ－デジタル変換器１３０およびデジタル－アナログ変換器１４０を挟んで互いに離間した一方の領域に形成されたアナログ回路１１０と他方の領域に形成されたデジタル回路１２０とが備わっている。
Description
明 細 書
半導体装置
技術分野
[0001] 本発明は、アナログ回路とデジタル回路が同一の半導体基板上に形成された半導 体装置に関する。
背景技術
[0002] 従来から、同一の基板上にアナログ回路とデジタル回路が混在する半導体装置が 知られている（例えば、特許文献 1参照。 ) o一般には、デジタル回路の動作時に入 出力されるクロック信号等は、電圧レベルが急峻にローレべルカ ハイレベルに、あ るいはハイレベルからローレベルに変化する。このため、受信機のフロントエンドのよ うに微少な受信電波に対して所定の処理を行うアナログ回路を考えると、デジタルデ ータの電圧レベルが変化する際に発生するノイズが無視できないものになる。
特許文献 1：特開 2003 - 37172号公報 (第 3— 5頁、図 1— 2)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] ところで、上述した特許文献 1に開示された半導体装置では、スイッチング回路の 配置を工夫することでクロックラインを短くしてアナログ信号に混入するノイズを低減し ている。しかし、電圧レベルが急峻に変化する点では、デジタル回路において入出 力されるクロック信号以外の信号 (デジタルデータ）についても同様であるため、特許 文献 1に開示された半導体装置のようにクロックラインを短くするだけでは、ノイズ低 減の十分な効果が得られな 、と 、う問題があった。
[0004] 本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、アナログ回路 に混入するノイズを低減することができる半導体装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0005] 上述した課題を解決するために、本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成さ れたアナログ デジタル変換器およびデジタル アナログ変換器と、アナログ デジ タル変換器およびデジタル アナログ変換器を挟んで互いに離間した一方の領域
に形成されたアナログ回路と他方の領域に形成されたデジタル回路とを備えている。
[0006] また、本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成されたアナログ回路と、半導 体基板上であってアナログ回路に対して中間領域を介して離れた位置に形成された デジタル回路と、半導体基板上であって中間領域に形成されたアナログ デジタル 変翻およびデジタル アナログ変翻とを備えている。
[0007] また、本発明の半導体装置は、矩形形状を有する半導体基板上であって対向する 2辺の一方に隣接する領域に形成されたアナログ回路と、半導体基板上であって 2 辺の他方に隣接する領域に形成されたデジタル回路と、半導体基板上であってアナ ログ回路とデジタル回路の間の領域に形成されたアナログ デジタル変換器および デジタル一アナログ変^^とを備えて 、る。
[0008] 同一の半導体基板上に形成されたアナログ回路とデジタル回路とがアナ口グーデ ジタル変換器およびデジタル アナログ変換器によって分離されるため、電圧レべ ル変動の大きいデジタルデータがデジタル回路内で入出力された際にアナログ回路 に混入するノイズを低減することができる。
[0009] また、上述したアナログ デジタル変換器は、入力されるアナログ信号に対して処 理を行う素子が配置されたアナログ領域と、このアナログ信号に対応するデジタルデ ータを出力する処理を行う素子が配置されたデジタル領域とを含んでおり、アナログ 領域をアナログ回路側に配置し、デジタル領域をデジタル回路側に配置することが 望ましい。あるいは、上述したデジタル アナログ変換器は、入力されるデジタルデ ータに対して処理を行う素子が配置されたデジタル領域と、このデジタルデータに対 応するアナログ信号を出力する処理を行う素子が配置されたアナログ領域とを含ん でおり、デジタル領域をデジタル回路側に配置し、アナログ領域をアナログ回路側に 配置することが望ましい。これにより、アナログ デジタル変 ^^内やデジタル アナ ログ変換器内でアナログ信号を主に処理するアナログ領域とデジタルデータを主に 処理するデジタル領域の配置を工夫することで、さらにアナログ回路に混入するノィ ズを低減することが可能となる。
[0010] また、上述したアナログ デジタル変 ^^は、アナログ回路から出力されるアナログ 信号をデジタルデータに変換してデジタル回路に入力することが望まし 、。あるいは
、上述したデジタル アナログ変 ^^は、デジタル回路から出力されるデジタルデー タをアナログ信号に変換してアナログ回路に入力することが望ましい。これにより、ァ ナログ回路とアナログ デジタル変 あるいはデジタル アナログ変^^とを接続 する配線がデジタル回路側に回り込むことを防止することができ、デジタル回路から 直接アナログ回路に混入するノイズを低減することが可能になる。
[0011] また、上述したアナログ回路は受信機のフロントエンドとしての受信処理部であり、 デジタル回路は、受信処理部から出力される信号をアナログ デジタル変^^に通 して得られたデジタルデータに対して復調処理を行うデジタル信号処理装置であるこ とが望ましい。あるいは、上述したアナログ回路は、受信機のフロントエンドとしての受 信処理部と、変調された信号を送信する送信処理部であり、デジタル回路は、受信 処理部から出力される信号をアナログ デジタル変換器に通して得られたデジタル データに対して復調処理を行うとともに、オーディオデータに対して変調処理を行う デジタル信号処理装置であることが望ましい。一般に、受信機のフロントエンドとして の受信処理部は、受信した微弱な電波を抽出して増幅したり中間周波信号に変換 するなどの処理を行っているため、ノイズが混入すると出力信号の品質が大きく低下 する。このため、受信処理部を有するアナログ回路力もデジタル回路を離間してノィ ズの混入を低減することにより、アナログ回路において入出力される信号品質を大幅 に向上させることができる。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]一実施形態の半導体装置のレイアウトを示す図である。
[図 2]半導体基板を用いて形成された本実施形態の送受信機の構成図である。
[図 3]半導体基板を用いて形成された変形例の受信機の構成図である。
圆 4]半導体基板を用いて形成された変形例の送信機の構成図である。
[図 5]半導体基板上のレイアウトの変形例を示す図である。
[図 6]半導体基板上のレイアウトの変形例を示す図である。
符号の説明
[0013] 10 受信処理部
20 デジタル信号処理装置（DSP)
52 送信処理部
60 電圧制御型発振器 (VCO)
62 周波数シンセサイザ
100 半導体基板
110 アナログ回路
120 デジタル回路
130、 12、 40 アナログ—デジタル変^^ (ADC)
132、 142 アナログ領域
134、 144 デジタル領域
140、 30、 50 デジタル—アナログ変^^ (DAC)
200 アンテナ
300 水晶振動子
発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下、本発明を適用した一実施形態の半導体装置について、図面を参照しながら 詳細に説明する。図 1は、一実施形態の半導体装置のレイアウトを示す図である。図 1に示すように、本実施形態の半導体装置は、半導体基板 100上に形成されたアナ ログ—デジタル変換器 (ADC) 130およびデジタル—アナログ変換器（DAC) 140と 、アナログ―デジタル変換器 130およびデジタル -アナログ変換器 140を挟んで互 いに離間した一方の領域に形成されたアナログ回路 110と他方の領域に形成された デジタル回路 120とを備えている。上述したアナログ回路 110は、矩形形状を有する 半導体基板 100上であって対向する 2辺（図 1では上下に配置された 2辺）の一方に 隣接する領域に形成されており、デジタル回路 120は、これら 2辺の他方に隣接する 領域に形成されている。また、これらのアナログ回路 110とデジタル回路 120のそれ ぞれは、半導体基板 100上の中間領域を挟んで離れた位置に形成されており、この 中間領域にアナログ—デジタル変換器 130とデジタル—アナログ変換器 140が配置 されている。
[0015] 特に、上述したアナログ—デジタル変換器 130には、入力されるアナログ信号に対 して処理を行う素子 (入力段の素子）が配置されたアナログ領域 132と、このアナログ
信号に対応するデジタルデータを出力する処理を行う素子（出力段の素子）が配置 されたデジタル領域 134とが含まれている。そして、アナログ領域 132がアナログ回 路 110側に、デジタル領域 134がデジタル回路 120側にそれぞれ配置されて 、る。
[0016] 同様に、上述したデジタル アナログ変換器 140には、入力されるデジタルデータ に対して処理を行う素子 (入力段の素子）が配置されたデジタル領域 144と、このデ ジタルデータに対応するアナログ信号を出力する処理を行う素子（出力段の素子）が 配置されたアナログ領域 142とが含まれている。そして、デジタル領域 144がデジタ ル回路 120側に、アナログ領域 142がアナログ回路 110側にそれぞれ配置されてい る。
[0017] 図 2は、半導体基板 100を用いて形成された本実施形態の送受信機の構成図であ る。図 2に示すように、本実施形態の送受信機は、受信処理部 10、アナログ デジタ ル変換器 (ADC) 12、 40、デジタル信号処理装置（DSP) 20、デジタル—アナログ 変換器 (DAC) 30、 50、送信処理部 52、電圧制御型発振器 (VCO) 60、周波数シ ンセサイザ 62、アンテナ 200、水晶振動子 300を含んで構成されている。この中で、 アンテナ 200と水晶振動子 300以外の各構成が半導体基板 100上に CMOSプロセ スあるいは MOSプロセスを用いて 1チップ部品として形成されて 、る。これらのプロセ スを用いることにより、半導体基板 100上に形成された 1チップ部品の小型化、低消 費電力化を図ることができる。
[0018] 受信処理部 10は、アンテナ 200を介して受信した放送波信号 (なお、放送波信号 と同じような変調信号であれば送信元が放送局であっても家庭用等の送信機であつ てもよい）に対して周波数変換を行って中間周波信号を出力する。電圧制御型発振 器 60、周波数シンセサイザ 62、水晶振動子 300によって局部発振器が構成されて おり、電圧制御型発振器 60から出力される局部発振信号が受信処理部 10に入力さ れる。受信処理部 10は、アナログ処理によって周波数変換を行うアナログ回路であ つて、アンテナ 200を介して受信した放送波信号と、電圧制御型発振器 60から出力 された局部発振信号とを周波数混合してアナログ信号としての中間周波信号を生成 する。なお、この受信処理部 10には同調回路や RFアンプなどの受信機のフロントェ ンドとしての各構成が含まれている。受信処理部 10から出力されるアナログ信号とし
ての中間周波信号は、アナログ デジタル変換器 12によって所定ビット数のデジタ ルデータに変換される。
[0019] デジタル信号処理装置 20は、アナログ—デジタル変換器 12から出力されるデジタ ルデータに対して所定の復調動作をデジタル処理によって行う。例えば、 FM復調処 理ゃ FMステレオ復調処理が行われ、復調後のデジタルデータは、デジタル アナ ログ変 30によって、アナログ信号に変換される。例えば、アナログ信号としてォ 一ディォ信号を考えた場合には、このオーディオ信号は増幅された後スピーカ等か ら出力される。なお、デジタル信号処理装置 20によって行われる復調処理によって 生成されるデジタルデータは、オーディオデータに限定されない。例えば、復調処理 によって画像データが生成される場合であってもよ 、。
[0020] また、外部から入力されたアナログ信号としてのオーディオ信号がアナログ デジ タル変 によってデジタルデータ (オーディオデータ）に変換されて入力される と、デジタル信号処理装置 20は、このオーディオ信号に対応する変調信号を送信す るために必要な所定のデジタル処理を行う。例えば、オーディオデータとして Lデー タと Rデータが入力された場合にはこれら 2つのデータを合成するステレオ変調処理 が行われる。また、 I成分と Q成分を生成する処理が行われる。デジタル信号処理装 置 20から出力されるデジタルデータは、デジタル—アナログ変 50によってアナ ログ信号に変換される。
[0021] 送信処理部 52は、アナログ処理によって変調動作を行うアナログ回路であって、デ ジタル—アナログ変翻 50から入力されるアナログ信号を変調してアンテナ 200から 送信する。例えば、簡単な例としては FM変調処理を行う場合が考えられるが、その 他の変調方式に対応する変調処理を行うようにしてもょ ヽ。
[0022] 上述した送受信機に含まれるアナログ デジタル変換器 12、 40が図 1に示したァ ナログ—デジタル変換器 130に、デジタル アナログ変換器 30、 50が図 1に示した デジタル アナログ変換器 140に、受信処理部 10、送信処理部 52、電圧制御型発 振器 60が図 1に示すアナログ回路 110に、デジタル信号処理装置 20が図 1に示す デジタル回路 120にそれぞれ対応して ヽる。
[0023] なお、周波数シンセサイザ 62は、プログラマブルカウンタによって構成される分周
器を含む場合にはデジタル回路とアナログ回路の混合回路となる。ところで、本実施 形態における半導体基板 100上での各構成の配置は、デジタル回路 120によって 発生するノイズのアナログ回路 110への混入防止を主目的としているため、一部にデ ジタル回路が用いられている周波数シンセサイザ 62は、デジタル回路 120に含めて 、あるいはデジタル回路 120の隣接領域に配置するものとし、アナログ回路 110から は隔てられている。
[0024] このように、同一の半導体基板 100上に形成されたアナログ回路 110とデジタル回 路 120とがアナログ—デジタル変 130およびデジタル—アナログ変 140に よって分離されるため、電圧レベル変動の大きいデジタルデータがデジタル回路 12 0内で入出力された際にアナログ回路 110に混入するノイズを低減することができる。 特に、アナログ—デジタル変換器 130内やデジタル—アナログ変換器 140内でアナ ログ信号を主に処理するアナログ領域 132、 142とデジタルデータを主に処理するデ ジタル領域 134、 144の配置を工夫することで、さらにアナログ回路 110に混入する ノイズを低減することが可能となる。
[0025] また、アナログ—デジタル変換器 130は、アナログ回路 110から出力されるアナログ 信号をデジタルデータに変換してデジタル回路 120に入力し、デジタル—アナログ 変換器 140は、デジタル回路 120から出力されるデジタルデータをアナログ信号に 変換してアナログ回路 110に入力している。これにより、アナログ回路 120とアナログ —デジタル変 130あるいはデジタル一アナログ変 140とを接続する配線が デジタル回路側に回り込むことを防止することができ、デジタル回路 120から直接ァ ナログ回路 110に混入するノイズを低減することが可能になる。
[0026] また、一般に、受信機のフロントエンドとしての受信処理部 10は、受信した微弱な 電波を抽出して増幅したり中間周波信号に変換するなどの処理を行っているため、ノ ィズが混入すると出力信号の品質が大きく低下する。このため、受信処理部 10を有 するアナログ回路 110からデジタル回路 120を離間してノイズの混入を低減すること により、アナログ回路 110において入出力される信号品質を大幅に向上させることが できる。
[0027] なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなぐ本発明の要旨の範囲内
において種々の変形実施が可能である。例えば、図 1に示す半導体装置の具体例と して図 2に示す送受信機を考えたが、この送受信機の送受信機能の内の一方、すな わち送信機能のみを有する送信機や受信機能のみを有する受信機について本発明 を適用することちできる。
[0028] 図 3は、半導体基板 100を用いて形成された変形例の受信機の構成図である。図 2 に示した送受信機と基本的に同じ機能を有する構成については同じ符号が付されて いる。このような受信機においても図 1に示す半導体基板 100上のレイアウトを採用 することで、アナログ回路 110としての受信処理部 10に入出力される信号に混入す るノイズを低減することができる。
[0029] 図 4は、半導体基板 100を用いて形成された変形例の送信機の構成図である。図 2 に示した送受信機と基本的に同じ機能を有する構成については同じ符号が付されて いる。このような送信機においても図 1に示す半導体基板 100上のレイアウトを採用 することで、アナログ回路 110としての送信処理部 52に入出力される信号に混入す るノイズを低減することができる。
[0030] また、図 1に示した半導体基板 100上のレイアウトは、送受信機、受信機、送信機 以外の装置に適用するようにしてもよい。この場合であっても、デジタル回路 120によ つて発生するノイズがアナログ回路 110の入出力信号に混入することを有効に防止 することができる。
[0031] また、図 1に示したアナログ回路 100とデジタル回路 120とをアナログ—デジタル変
130やデジタル一アナログ変 140によって隔てることができればよいため、 図 5や図 6に示すような半導体基板 100上のレイアウトを採用するようにしてもよい。 すなわち、アナログ一デジタル変 130とデジタル一アナログ変 140とによつ てアナログ回路 110 (図 5の場合)やデジタル回路 120 (図 6の場合)を L字状に囲む ようにしてもよい。このように、アナログ一デジタル変^ ^130やデジタル一アナログ 変換器 140の配置および形状を変形することは可能であるが、その場合であっても、 アナログ—デジタル変換器 130内のアナログ領域 132とデジタル—アナログ変換器 1 40内のアナログ領域 142をアナログ回路 110側に配置し、アナログ—デジタル変換 器 130内のデジタル領域 134とデジタル -アナログ変^^ 140内のデジタル領域 1
44をデジタル回路 120側に配置する必要がある。
産業上の利用可能性
本発明によれば、同一の半導体基板上に形成されたアナログ回路とデジタル回路 とがアナログ デジタル変^^およびデジタル アナログ変^^によって分離される ため、電圧レベル変動の大き!/、デジタルデータがデジタル回路内で入出力された際 にアナログ回路に混入するノイズを低減することができる。
Claims
[1] 半導体基板上に形成されたアナログ デジタル変換器およびデジタル アナログ 変換器と、
前記アナログ デジタル変換器および前記デジタル アナログ変換器を挟んで互 いに離間した一方の領域に形成されたアナログ回路と他方の領域に形成されたデジ タル回路と、
を備える半導体装置。
[2] 請求項 1において、
前記アナログ デジタル変換器は、入力されるアナログ信号に対して処理を行う素 子が配置されたアナログ領域と、このアナログ信号に対応するデジタルデータを出力 する処理を行う素子が配置されたデジタル領域とを含んでおり、
前記アナログ領域を前記アナログ回路側に配置し、前記デジタル領域を前記デジ タル回路側に配置する半導体装置。
[3] 請求項 1において、
前記デジタル アナログ変換器は、入力されるデジタルデータに対して処理を行う 素子が配置されたデジタル領域と、このデジタルデータに対応するアナログ信号を出 力する処理を行う素子が配置されたアナログ領域とを含んでおり、
前記デジタル領域を前記デジタル回路側に配置し、前記アナログ領域を前記アナ ログ回路側に配置する半導体装置。
[4] 請求項 1において、
前記アナログ デジタル変 は、前記アナログ回路から出力されるアナログ信号 をデジタルデータに変換して前記デジタル回路に入力する半導体装置。
[5] 請求項 1において、
前記デジタル アナログ変 は、前記デジタル回路から出力されるデジタルデ ータをアナログ信号に変換して前記アナログ回路に入力する半導体装置。
[6] 請求項 1において、
CMOSプロセスあるいは MOSプロセスを用いて、前記アナログ デジタル変換器 、前記デジタル アナログ変換器、前記アナログ回路、前記デジタル回路が前記半
導体基板上に形成された半導体装置。
[7] 請求項 1において、
前記アナログ回路は、フロントエンドとしての受信処理部であり、前記デジタル回路 は、前記受信処理部から出力される信号を前記アナログ デジタル変換器に通して 得られたデジタルデータに対して復調処理を行うデジタル信号処理装置である受信 機。
[8] 請求項 1において、
前記アナログ回路は、変調された信号を送信する送信処理部であり、前記デジタル 回路は、オーディオデータに対して変調処理を行うデジタル信号処理装置である送 信機。
[9] 請求項 1において、
前記アナログ回路は、フロントエンドとしての受信処理部と、変調された信号を送信 する送信処理部であり、
前記デジタル回路は、前記受信処理部から出力される信号を前記アナログ デジ タル変^^に通して得られたデジタルデータに対して復調処理を行うとともに、ォー ディォデータに対して変調処理を行うデジタル信号処理装置である送受信機。
[10] 半導体基板上に形成されたアナログ回路と、
前記半導体基板上であって前記アナログ回路に対して中間領域を介して離れた位 置に形成されたデジタル回路と、
前記半導体基板上であって前記中間領域に形成されたアナログ デジタル変換 器およびデジタル アナログ変換器と、
を備える半導体装置。
[11] 請求項 10において、
前記アナログ デジタル変換器は、入力されるアナログ信号に対して処理を行う素 子が配置されたアナログ領域と、このアナログ信号に対応するデジタルデータを出力 する処理を行う素子が配置されたデジタル領域とを含んでおり、
前記アナログ領域を前記アナログ回路側に配置し、前記デジタル領域を前記デジ タル回路側に配置する半導体装置。
[12] 請求項 10において、
前記デジタル アナログ変換器は、入力されるデジタルデータに対して処理を行う 素子が配置されたデジタル領域と、このデジタルデータに対応するアナログ信号を出 力する処理を行う素子が配置されたアナログ領域とを含んでおり、
前記デジタル領域を前記デジタル回路側に配置し、前記アナログ領域を前記アナ ログ回路側に配置する半導体装置。
[13] 請求項 10において、
前記アナログ デジタル変 は、前記アナログ回路から出力されるアナログ信号 をデジタルデータに変換して前記デジタル回路に入力する半導体装置。
[14] 請求項 10において、
前記デジタル アナログ変 は、前記デジタル回路から出力されるデジタルデ ータをアナログ信号に変換して前記アナログ回路に入力する半導体装置。
[15] 請求項 10において、
CMOSプロセスあるいは MOSプロセスを用いて、前記アナログ デジタル変換器 、前記デジタル アナログ変換器、前記アナログ回路、前記デジタル回路が前記半 導体基板上に形成された半導体装置。
[16] 請求項 10において、
前記アナログ回路は、フロントエンドとしての受信処理部であり、前記デジタル回路 は、前記受信処理部から出力される信号を前記アナログ デジタル変換器に通して 得られたデジタルデータに対して復調処理を行うデジタル信号処理装置である受信 機。
[17] 請求項 10において、
前記アナログ回路は、変調された信号を送信する送信処理部であり、前記デジタル 回路は、オーディオデータに対して変調処理を行うデジタル信号処理装置である送 信機。
[18] 請求項 10において、
前記アナログ回路は、フロントエンドとしての受信処理部と、変調された信号を送信 する送信処理部であり、
前記デジタル回路は、前記受信処理部から出力される信号を前記アナログ デジ タル変^^に通して得られたデジタルデータに対して復調処理を行うとともに、ォー ディォデータに対して変調処理を行うデジタル信号処理装置である送受信機。
[19] 矩形形状を有する半導体基板上であって対向する 2辺の一方に隣接する領域に形 成されたアナログ回路と、
前記半導体基板上であって前記 2辺の他方に隣接する領域に形成されたデジタル 回路と、
前記半導体基板上であって前記アナログ回路と前記デジタル回路の間の領域に 形成されたアナログ デジタル変換器およびデジタル アナログ変換器と、 を備える半導体装置。
[20] 請求項 19において、
前記アナログ デジタル変換器は、入力されるアナログ信号に対して処理を行う素 子が配置されたアナログ領域と、このアナログ信号に対応するデジタルデータを出力 する処理を行う素子が配置されたデジタル領域とを含んでおり、
前記アナログ領域を前記アナログ回路側に配置し、前記デジタル領域を前記デジ タル回路側に配置する半導体装置。
[21] 請求項 19において、
前記デジタル アナログ変換器は、入力されるデジタルデータに対して処理を行う 素子が配置されたデジタル領域と、このデジタルデータに対応するアナログ信号を出 力する処理を行う素子が配置されたアナログ領域とを含んでおり、
前記デジタル領域を前記デジタル回路側に配置し、前記アナログ領域を前記アナ ログ回路側に配置する半導体装置。
[22] 請求項 19において、
前記アナログ デジタル変 は、前記アナログ回路から出力されるアナログ信号 をデジタルデータに変換して前記デジタル回路に入力する半導体装置。
[23] 請求項 19において、
前記デジタル アナログ変 は、前記デジタル回路から出力されるデジタルデ ータをアナログ信号に変換して前記アナログ回路に入力する半導体装置。
[24] 請求項 19において、
CMOSプロセスあるいは MOSプロセスを用いて、前記アナログ デジタル変換器 、前記デジタル アナログ変換器、前記アナログ回路、前記デジタル回路が前記半 導体基板上に形成された半導体装置。
[25] 請求項 19において、
前記アナログ回路は、フロントエンドとしての受信処理部であり、前記デジタル回路 は、前記受信処理部から出力される信号を前記アナログ デジタル変換器に通して 得られたデジタルデータに対して復調処理を行うデジタル信号処理装置である受信 機。
[26] 請求項 19において、
前記アナログ回路は、変調された信号を送信する送信処理部であり、前記デジタル 回路は、オーディオデータに対して変調処理を行うデジタル信号処理装置である送 信機。
[27] 請求項 19において、
前記アナログ回路は、フロントエンドとしての受信処理部と、変調された信号を送信 する送信処理部であり、
前記デジタル回路は、前記受信処理部から出力される信号を前記アナログ デジ タル変^^に通して得られたデジタルデータに対して復調処理を行うとともに、ォー ディォデータに対して変調処理を行うデジタル信号処理装置である送受信機。
Applications Claiming Priority (2)
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| WO2013140886A1 (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-26 | 株式会社 村田製作所 | 半導体装置および半導体モジュール |
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