KR101899509B1 - 높은 전력 부가 효율을 갖는 플립칩 선형 전력 증폭기 - Google Patents

높은 전력 부가 효율을 갖는 플립칩 선형 전력 증폭기 Download PDF

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Abstract

플립칩 구성으로 구현되는 무선 주파수 전력 증폭기의 전력 부가 효율 및 선형성을 향상시키는 장치 및 방법이 개시되어 있다. 어떤 실시예들에서, 기본 주파수에서 임피던스 정합을 제공하도록 구성되어 있는 출력 정합 회로망과 분리되어 있도록 고조파 종단 회로가 제공될 수 있다. 고조파 종단 회로는 전력 증폭기 출력의 고조파 주파수에 대응하는 위상에서 종단하도록 구성되어 있을 수 있다. 분리되어 있는 기본 정합 회로망 및 고조파 종단 회로의 이러한 구성은 전력 부가 효율 및 선형성 등의 성능 파라미터들을 향상시키기 위해 각각이 개별적으로 조정될 수 있게 한다.

Description

높은 전력 부가 효율을 갖는 플립칩 선형 전력 증폭기{FLIP-CHIP LINEAR POWER AMPLIFIER WITH HIGH POWER ADDED EFFICIENCY}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2011년 11월 11일자로 출원된, 발명의 명칭이 "높은 전력 부가 효율을 갖는 플립칩 선형 전력 증폭기(FLIP-CHIP LINEAR POWER AMPLIFIER WITH HIGH POWER ADDED EFFICIENCY)"인 미국 가특허 출원 제61/558,866호(참조 문헌으로서 그 전체가 본 명세서에 명확히 포함됨)를 기초로 우선권을 주장한다.
본 개시 내용은 일반적으로 높은 전력 부가 효율(power added efficiency)을 갖는 무선 주파수 전력 증폭기를 가지는 플립칩 장치에 관한 것이다.
플립칩은, 예를 들어, 솔더 범프(solder bump)에 의해 실장 패드(mounting pad)에 상호연결되어 있는 반도체 칩을 가지는 장치에 대한 통상적인 용어이다. 이 칩은 집적 회로 측면이 실장 패드와 마주하도록 통상적으로 뒤집힌다. 이러한 구성은 작은 크기 및 와이어 본드 상호연결부가 없는 것 등의 유리한 특징들을 제공할 수 있다.
무선 주파수(radio-frequency, RF) 전력 증폭기(power amplifier, PA)는 플립칩 구성으로 구현될 수 있는 무선 구성요소이다. 그 중에서도 특히, 이러한 PA의 바람직한 특징들은 통상적으로 전력 부가 효율(power added efficiency, PAE) 및 선형성(linearity)을 포함한다. 보다 높은 PAE는, 예를 들어, 휴대폰 등의 무선 장치에서 보다 긴 배터리 수명을 제공할 수 있다. 어떤 상황들에서, PAE를 향상시키는 것은 선형성에 악영항을 미칠 수 있다. 이와 유사하게, 선형성을 향상시키는 것은 PAE의 감소를 야기할 수 있다.
어떤 구현예들에서, 본 개시 내용은 플립칩 다이 상에 형성된 적어도 하나의 회로 요소에 의해 구동되는 노드를 가지는 RF(radio-frequency) 신호 경로를 포함하는 플립칩 장치에 관한 것이다. 이 장치는 노드에서의 신호의 기본 주파수의 임피던스를 정합시키도록 구성되어 있는 제1 종단 회로(termination circuit)를 추가로 포함한다. 이 장치는 제1 종단 회로와 분리되어 있는 제2 종단 회로를 추가로 포함한다. 제2 종단 회로는 노드에서의 신호의 고조파 주파수에 대응하는 위상에서 종단하도록 구성되어 있다.
어떤 실시예들에서, 적어도 하나의 회로 요소는 전력 증폭기를 포함할 수 있다. 노드는 전력 증폭기의 출력 및 전력 증폭기의 입력 중 어느 하나 또는 둘 다에 연결될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 고조파 주파수는 신호의 2차 고조파 주파수를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 이 장치는 제1 종단 회로를 포함하는 기본 부하선(fundamental load line)을 추가로 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에서, 제1 종단 회로의 적어도 일부분 및 제2 종단 회로의 적어도 일부분은 플립칩 패키징 기판 상에 구현될 수 있다. 신호 경로는 플립칩 패키징 기판과 통신하는 플립칩 다이 상에 구현될 수 있다. 신호 경로는 플립칩 패키징 기판 상에 형성된 하나 이상의 도체 배선(conductor trace)을 통해 제1 종단 회로 및 제2 종단 회로 중 적어도 하나와 결합될 수 있다. 신호 경로는 적어도 하나의 도체 배선을 통해 제1 종단 회로에 결합될 수 있고, 적어도 하나 도체 배선을 통해 제2 종단 회로에 결합될 수 있다. 제2 종단 회로에 대해서와 상이한 수의 도체 배선들이 신호 경로를 제1 종단 회로에 결합시킬 수 있다.
어떤 실시예들에서, 패키징 기판은 라미네이트 기판(laminate substrate)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 제1 종단 회로는 패키징 기판 상에 구현된 커패시터를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에서, 이 장치는 제1 종단 회로 및 제2 종단 회로 둘 다와 분리되어 있는 제3 종단 회로를 추가로 포함할 수 있다. 제3 종단 회로는 노드에서의 신호의 다른 고조파 주파수에 대응하는 위상에서 종단하도록 구성되어 있을 수 있다.
어떤 실시예들에서, 적어도 하나의 회로 요소는 갈륨 비화물 바이폴라 트랜지스터를 포함할 수 있다. 갈륨 비화물 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터는 노드를 구동하도록 구성되어 있을 수 있다.
어떤 실시예들에서, 제1 종단 회로는 제1 유도성 회로 요소 및 제1 용량성 회로 요소를 포함할 수 있다. 제2 종단 회로는 제2 유도성 회로 요소 및 제2 용량성 회로 요소를 포함할 수 있다. 제1 용량성 회로 요소는 제2 용량성 회로 요소의 커패시터스와 상이한 커패시턴스를 가질 수 있다. 제1 유도성 회로 요소는 제2 유도성 회로 요소의 인덕턴스와 상이한 인덕턴스를 가질 수 있다. 노드를 제2 종단 회로에 결합시키는 도체 배선들의 수와 상이한 수의 도체 배선들이 노드를 제1 종단 회로에 결합시키는 것으로 인해 제1 유도성 회로 요소의 인덕턴스는 제2 유도성 회로 요소의 인덕턴스와 상이할 수 있다. 도체 배선들은 노드를 제1 종단 회로에 병렬로 결합시킬 수 있다.
어떤 실시예들에서, 노드는 제1 전력 증폭기단과 제2 전력 증폭기단 사이의 경로에 포함되어 있을 수 있다.
다수의 구현예들에 따르면, 본 개시 내용은 입력 신호를 증폭시키고 증폭된 출력 신호를 발생시키도록 구성되어 있는 하나 이상의 전력 증폭기들을 가지는 플립칩 전력 증폭기 다이를 포함하는 멀티칩 모듈(multi-chip module)에 관한 것이다. 멀티칩 모듈은 증폭된 출력 신호의 기본 주파수의 임피던스를 정합시키도록 구성되어 있는 제1 종단 회로를 가지는 출력 정합 회로망(output matching network), 및 제1 종단 회로와 분리되어 있고, 증폭된 출력 신호의 고조파 주파수에 대응하는 위상에서 종단하도록 구성되어 있는 제2 종단 회로를 추가로 포함한다.
어떤 실시예들에서, 플립칩 전력 증폭기 다이는 GaAs 장치를 포함할 수 있고, 출력 정합 회로망의 적어도 일부분은 플립칩 전력 증폭기 다이와 분리되어 있는 플립칩 패키징 기판 상에 구현될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 멀티칩 모듈은 휴대폰 보드 상에 실장되도록 구성되어 있을 수 있다. 어떤 실시예들에서, 출력 정합 회로망은 모바일 장치의 배터리가 방전하는 시간을 연장시키도록 구성되어 있을 수 있다. 어떤 실시예들에서, 출력 정합 회로망은 증폭된 출력 신호의 신호 강도를 증가시키도록 구성되어 있을 수 있다. 어떤 실시예들에서, 출력 정합 회로망은 멀티칩 모듈에서의 열 손실을 감소시키도록 구성되어 있을 수 있다. 어떤 실시예들에서, 출력 정합 회로망은 증폭된 출력 신호의 고조파 주파수 성분에 대응하는 에너지로 변환되는 증폭된 출력 신호의 에너지 양을 감소시키도록 구성되어 있을 수 있다. 어떤 실시예들에서, 출력 정합 회로망은 증폭된 출력의 고조파 주파수 성분에 대응하는 에너지를 증폭된 출력 신호의 기본 주파수 성분에 대응하는 에너지로 변환하도록 구성되어 있을 수 있다.
다수의 구현예들에서, 본 개시 내용은 모바일 장치에 전원을 공급하도록 구성되어 있는 배터리, RF(radio frequency) 입력 신호를 증폭시켜 증폭된 RF 신호를 발생시키도록 구성되어 있는 플립칩 전력 증폭기 다이, 및 증폭된 RF 신호를 전송하도록 구성되어 있는 안테나를 포함하는 모바일 장치에 관한 것이다. 모바일 장치는 증폭된 RF 신호의 기본 주파수의 임피던스를 정합시키도록 구성되어 있는 제1 종단 회로, 및 제1 종단 회로와 분리되어 있고, 배터리가 방전하는 시간을 연장시키기 위해 증폭된 RF 신호의 고조파 주파수에 대응하는 위상에서 종단하도록 구성되어 있는 제2 종단 회로를 가지는 출력 정합 회로망을 추가로 포함하고 있다.
어떤 실시예들에서, 모바일 장치는 3G 통신 표준 및 4G 통신 표준 중 적어도 하나를 사용하여 통신하도록 구성되어 있을 수 있다. 어떤 실시예들에서, 모바일 장치는 스마트폰으로서 구성되어 있을 수 있다. 어떤 실시예들에서, 모바일 장치는 태블릿 컴퓨터로서 구성되어 있을 수 있다.
어떤 실시예들에서, 제1 종단 회로는 전력 증폭기의 출력과 안테나 사이의 경로에 도체 배선을 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 제2 종단 회로는 전력 증폭기의 출력과 접지 기준 전압 사이의 경로에 도체 배선을 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 제1 종단 회로의 적어도 하나의 회로 요소는 플립칩 패키징 기판 상에 실장되어 있는 제1 커패시터를 포함할 수 있다.
어떤 구현예들에 따르면, 본 개시 내용는 RF(radio frequency) 입력 신호를 증폭시켜 증폭된 RF 출력 신호를 발생시키도록 구성되어 있는 전력 증폭기를 포함하는 전자 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 증폭된 RF 신호를 전송하도록 구성되어 있는 안테나를 추가로 포함하고 있다. 이 시스템은 증폭된 RF 출력 신호의 기본 주파수의 임피던스를 정합시키도록 구성되어 있는 제1 종단 회로, 및 제1 종단 회로와 분리되어 있고, 증폭된 RF 출력 신호의 고조파 주파수에 대응하는 위상에서 종단하도록 구성되어 있는 제2 종단 회로를 가지는 출력 정합 회로망을 추가로 포함하고 있다.
어떤 실시예들에서, 제1 종단 회로의 적어도 일부분은 플립칩 패키징 기판 상에 구현될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 이 시스템은 기지국(base station)으로서 구성되어 있을 수 있다. 어떤 실시예들에서, 이 시스템은 펨토셀(femtocell)로서 구성되어 있을 수 있다.
본 개시 내용을 요약하기 위해, 본 발명의 특정의 측면, 이점 및 새로운 특징이 본 명세서에 기술되어 있다. 이러한 이점 모두가 꼭 본 발명의 임의의 특정의 실시예에 따라 달성될 수 있는 것은 아니라는 것을 잘 알 것이다. 이와 같이, 본 발명은 본 명세서에 개시되거나 암시되어 있을 수 있는 다른 이점을 반드시 달성하지는 않고 본 명세서에 개시된 하나의 이점 또는 이점들의 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 구현되거나 수행될 수 있다.
도 1a는 예시적인 무선 장치의 개략 블록도.
도 1b는 예시적인 멀티칩 모듈의 개략 블록도.
도 1c는 예시적인 전자 시스템의 개략 블록도.
도 2는 일 실시예에 따른, 예시적인 종단 회로를 갖는 전력 증폭기 시스템을 나타낸 회로도.
도 3은 와이어 본드(wirebond) 구성으로 구현된 예시적인 종단 회로를 나타낸 블록도.
도 4는 플립칩(flip-chip) 구성으로 구현된 예시적인 종단 회로를 나타낸 블록도.
도 5a 내지 도 5g는 도 3의 와이어 본드 구성 및 도 4의 플립칩 구성과 연관되어 있는 다양한 성능 파라미터들의 비교를 나타낸 도면.
도 6은, 어떤 실시예들에서, 기본 주파수 및 하나 이상의 고조파 주파수들의 종단을 보다 양호하게 처리하기 위해 도 3의 종단 회로가 분리되어 있을 수 있다는 것을 나타낸 도면.
도 7은, 어떤 실시예들에서, 기본 주파수 및 하나 이상의 고조파 주파수들의 종단을 보다 양호하게 처리하기 위해 도 4의 종단 회로가 분리되어 있을 수 있다는 것을 나타낸 도면.
도 8은, 어떤 실시예들에서, 도 7의 종단 회로가 N개의 개별적인 회로들로 분리될 수 있다는 것을 나타낸 도면.
도 9는 도 7의 종단 회로를 제조하기 위해 구현될 수 있는 공정을 나타낸 도면.
어떤 구현예들에서, 본 개시 내용은 종단 회로 등의 신호의 반사를 방지하거나 감소시키도록 구성되어 있는 회로에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 어떤 구현예들은 신호의 상이한 주파수 성분들의 전력의 일부분이 반사되는 것을 방지하거나 감소시키도록 구성되어 있는 개별적인 종단 회로에 관한 것이다. 본 명세서에 기술되어 있는 시스템, 장치 및 방법을 사용하여, 전력 증폭기를 포함하는 시스템 및/또는 RF(radio frequency) 신호를 전송하도록 구성되어 있는 시스템 등의 전자 시스템은 보다 효율적으로 동작하고 및/또는 보다 적은 전력을 소모할 수 있다. 예를 들어, 보다 적은 에너지가 RF 신호의 고조파 주파수들로 변환될 수 있고 및/또는 RF 신호의 고조파 주파수 성분들로부터의 에너지가 RF 신호의 기본 주파수의 에너지로 변환될 수 있다.
전력 부가 효율(power added efficiency, PAE)은 전력 증폭기를 평가하는 척도이다. 그에 부가하여, 선형성(linearity)은 전력 증폭기를 평가하는 또 하나의 척도이다. PAE 및/또는 선형성은 고객이 어느 전력 증폭기를 구매할지를 결정하는 척도일 수 있다. 예를 들어, 특정의 레벨보다 낮은 PAE를 갖는 전력 증폭기는 고객의 제품에 대한 PAE의 영향으로 인해 고객에 의해 구매되지 않을 수 있다. 보다 낮은 PAE는, 예를 들어, 휴대폰 등의 전자 장치의 배터리 수명을 감소시킬 수 있다. 그렇지만, PAE를 향상시키는 것은 선형성을 감소시키는 대가로 얻어질 수 있다. 이와 유사하게, 선형성을 증가시키는 것은 PAE의 감소를 야기할 수 있다.
전력 증폭기의 출력에서의 부하선(load line)은 PAE 및 선형성에 영향을 미칠 수 있다. 전력 증폭기 출력에서의 부하선은 선형성 및/또는 PAE를 증가시키고 및/또는 최적화하도록 구성되어 있을 수 있다. 이것은 전력 증폭기 출력의 기본 주파수 성분 및/또는 고조파 주파수 성분을 정합시키는 것을 포함할 수 있다. 이러한 정합은 종단 회로에 의해 구현될 수 있다.
전력 증폭기 시스템 내의 노드에서의 신호는 기본 주파수 성분 및 하나 이상의 고조파 주파수 성분들을 포함할 수 있다. 어떤 종래의 전력 증폭기 시스템은 노드에서의 신호의 기본 주파수의 임피던스를 정합시키고 노드에서의 신호의 고조파 주파수에 대응하는 위상에서 종단하는 단일의 종단 회로(예컨대, 부하선)를 가진다. 그렇지만, PAE 및 선형성 둘 다를 최적화하는 방식으로 단일의 종단 회로를 증폭된 전력 증폭기 출력 신호의 기본 주파수의 임피던스를 정합시킴과 동시에 증폭된 전력 증폭기 출력 신호의 고조파 주파수의 위상에서 종단하도록 조정하는 것이 어려울 수 있다. 그 결과, 증폭된 전력 증폭기 출력의 기본 주파수의 임피던스를 정합시키는 것 또는 증폭된 전력 증폭기 출력을 고조파 주파수의 위상에서 종단시키는 것 중 어느 하나를 최적화하는 것으로 인해 PAE가 감소될 수 있다.
본 명세서에 기술된 바와 같이, 전자 시스템은 각각이 신호 경로에 있는 노드에 결합되어 있는 2개 이상의 개별적인 종단 회로를 포함할 수 있다. 제1 종단 회로는 노드에서의 신호의 기본 주파수의 임피던스를 정합시키도록 구성되어 있을 수 있다. 어떤 구현예들에서, 제1 종단 회로는 기본 부하선에 포함되어 있을 수 있다. 제1 종단 회로와 분리되어 있는 제2 종단 회로는 노드에서의 신호의 고조파 주파수에 대응하는 위상에서 종단하도록 구성되어 있을 수 있다. 제1 종단 회로 및 제2 종단 회로의 회로 요소들은 전력 증폭기 시스템에서의 PAE 및/또는 선형성을 증가시키도록 선택될 수 있다.
어떤 구현예들에서, 제1 종단 회로 및/또는 제2 종단 회로의 적어도 일부분은 전력 증폭기 다이와 분리되어 구현될 수 있다. 예를 들어, 와이어 본드 연결(wirebond-connection) 구현과 관련하여, 제1 종단 회로는 전력 증폭기 다이의 하나 이상의 핀에 전기적으로 연결되어 있는 하나 이상의 와이어 본드 및 전력 증폭기 다이와 분리되어 있고 패키징 기판 상에 실장되어 있는 하나 이상의 커패시턴스(예컨대, 커패시터)를 포함할 수 있다. 다른 대안으로서 또는 그에 부가하여, 제2 종단 회로는 전력 증폭기 다이의 하나 이상의 핀에 전기적으로 연결되어 있는 하나 이상의 와이어 본드 및 전력 증폭기 다이와 분리되어 있고 패키징 기판 상에 실장되어 있는 하나 이상의 커패시턴스(예컨대, 커패시터)를 포함할 수 있다. 제1 종단 회로 및 제2 종단 회로 중 적어도 하나에서, 하나 이상의 와이어 본드는 유도성 회로 요소로서 기능할 수 있고 패키징 기판 상에 실장되어 있는 하나 이상의 커패시터와 직렬로 결합될 수 있다. 2개 이상의 분리된 종단 회로를 사용함으로써, 원하는 주파수에서의 신호의 반사를 방지하기 위해 각각의 종단 회로가 조정될 수 있다. 예를 들어, 각각의 종단 회로의 인덕턴스 및/또는 커패시턴스는 각각의 종단 회로가 신호의 원하는 주파수 성분의 반사를 방지하도록 선택될 수 있다.
다른 예에서, 플립칩 구현예와 관련하여, 제1 종단 회로는 라미네이트(laminate) 등의 패키징 기판 상에 형성되는 하나 이상의 도체 배선을 포함할 수 있다. 이러한 도체 배선은 플립칩 전력 증폭기 다이의 하나 이상의 연결 범프(connection bump) 및 전력 증폭기 다이와 분리되어 있고 패키징 기판 상에 실장되어 있는 하나 이상의 커패시턴스(예컨대, 커패시터)에 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 다른 대안으로서 또는 그에 부가하여, 제2 종단 회로는 패키징 기판 상에 형성되는 하나 이상의 도체 배선을 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 이러한 도체 배선은 전력 증폭기 다이의 하나 이상의 연결 범프 및 전력 증폭기 다이와 분리되어 있고 패키징 기판 상에 실장되어 있는 하나 이상의 커패시턴스(예컨대, 커패시터)에 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 제1 종단 회로 및 제2 종단 회로 중 적어도 하나에서, 하나 이상의 도체 배선은 유도성 회로 요소로서 기능할 수 있고 패키징 기판 상에 실장되어 있는 하나 이상의 커패시터와 직렬로 결합될 수 있다. 2개 이상의 분리된 종단 회로를 사용함으로써, 원하는 주파수에서의 신호의 반사를 방지하기 위해 각각의 종단 회로가 조정될 수 있다. 예를 들어, 각각의 종단 회로의 인덕턴스 및/또는 커패시턴스는 각각의 종단 회로가 신호의 원하는 주파수 성분의 반사를 방지하도록 선택될 수 있다.
본 명세서에 기술되어 있는 신호 경로 종단을 위한 방법, 시스템 및 장치는, 그 중에서도 특히, 다음과 같은 유리한 특징들 중 하나 이상을 달성할 수 있을지도 모른다. 유리하게도, 신호의 2개 이상의 상이한 주파수 성분의 반사를 방지하도록 구성되어 있는 개별적인 종단 회로는 PAE, 전력 증폭기의 선형성, 및 기저대역 성능(예를 들어, 보다 넓은 주파수 응답 및/또는 보다 큰 대역폭) 중 하나 이상을 증가시킬 수 있다. 어떤 구현예들에서, 전력 증폭기의 선형성 및 PAE 둘 다가 증가될 수 있다. 게다가, 전력 증폭기의 FOM(figure of merit, 성능 지수)이 또한 증가될 수 있다. 더욱이, 배터리 수명이 연장될 수 있거나, 열 발산의 양이 감소될 수 있거나, 개별적인 종단 회로가 반사를 방지하고 있는 신호의 신호 품질이 향상될 수 있거나, 이들 중 임의의 조합일 수 있다.
본 명세서에 제공된 제목들은 단지 편의를 위한 것이며, 청구된 발명의 범주 또는 의미에 꼭 영향을 주지는 않는다.
무선 장치
본 명세서에 기술되어 있는 신호의 2개 이상의 주파수 성분의 반사를 방지하는 시스템, 방법, 장치 및 컴퓨터 판독가능 매체 중 임의의 것이 모바일 장치라고도 할 수 있는 무선 장치 등의 각종의 전자 장치에 구현될 수 있다. 도 1a는 무선 장치(1)를 개략적으로 나타낸 것이다. 무선 장치(1)의 예는 셀룰러폰(예컨대, 스마트폰), 랩톱, 태블릿 컴퓨터, PDA(personal digital assistant), 전자 책 리더(electronic book reader), 및 휴대용 디지털 미디어 플레이어를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 예를 들어, 무선 장치(1)는, 예를 들어, GSM(Global System for Mobile), CDMA(code division multiple access), 3G, 4G, LTE(long term evolution), 기타, 또는 이들의 임의의 조합을 사용하여 통신하도록 구성되어 있는 다중 대역/다중 모드 휴대폰 등의 다중 대역 및/또는 다중 모드 장치일 수 있다.
어떤 실시예들에서, 무선 장치(1)는 RF 프런트 엔드(2), 송수신기 구성요소(3), 안테나(4), 전력 증폭기(5), 제어 구성요소(6), 컴퓨터 판독가능 매체(7), 프로세서(8), 배터리(9) 및 전원 제어 블록(10), 또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
송수신기 구성요소(3)는 안테나(4)를 통해 전송하기 위한 RF 신호를 발생시킬 수 있다. 게다가, 송수신기 구성요소(3)는 안테나(4)로부터 들어오는 RF 신호를 수신하고 처리할 수 있다.
RF 신호의 전송 및 수신과 연관되어 있는 다양한 기능들이 도 1에 송수신기(3)로서 총괄하여 표현되어 있는 하나 이상의 구성요소에 의해 달성될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 예를 들어, 단일 구성요소가 전송 및 수신 기능 둘 다를 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 전송 및 수신 기능이 개별적인 구성요소에 의해 제공될 수 있다.
이와 유사하게, RF 신호의 전송 및 수신과 연관되어 있는 다양한 안테나 기능들이 도 1에 안테나(4)로서 총괄하여 표현되어 있는 하나 이상의 구성요소에 의해 달성될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 예를 들어, 단일 안테나가 전송 및 수신 기능 둘 다를 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 전송 및 수신 기능들이 개별적인 안테나들에 의해 제공될 수 있다. 또 다른 예에서, 무선 장치(1)와 연관되어 있는 상이한 대역들이 상이한 안테나들에 의해 제공될 수 있다.
도 1에서, 송수신기(3)로부터의 하나 이상의 출력 신호가 하나 이상의 전송 경로를 통해 안테나(4)에 제공되는 것으로 도시되어 있다. 도시된 예에서, 상이한 전송 경로들은 상이한 대역들 및/또는 상이한 전력 출력들과 연관되어 있는 출력 경로들을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도시된 2개의 예시적인 전력 증폭기(5)는 상이한 전력 출력 구성들(예컨대, 저전력 출력 및 고전력 출력)과 연관되어 있는 증폭들, 및/또는 상이한 대역들과 연관되어 있는 증폭들을 나타낼 수 있다. 어떤 구현예들에서, 하나 이상의 종단 회로가 전송 경로들 중 하나 이상에 포함될 수 있다.
도 1에서, 안테나(4)로부터의 하나 이상의 검출된 신호가 하나 이상의 수신 경로를 통해 송수신기(3)에 제공되는 것으로 도시되어 있다. 도시된 예에서, 상이한 수신 경로들은 상이한 대역들과 연관되어 있는 경로들을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도시된 4개의 예시적인 경로는 어떤 무선 장치가 갖추고 있는 4중 대역(quad-band) 기능을 나타낼 수 있다.
수신 경로와 전송 경로 사이의 스위칭을 용이하게 하기 위해, RF 프런트 엔드(2)는 안테나(4)를 선택된 전송 또는 수신 경로에 전기적으로 연결시키도록 구성되어 있을 수 있다. 이와 같이, RF 프런트 엔드(2)는 무선 장치(1)의 동작과 연관되어 있는 다수의 스위칭 기능들을 제공할 수 있다. 특정의 실시예에서, RF 프런트 엔드(2)는, 예를 들어, 상이한 대역들 간의 스위칭, 상이한 전력 모드들 간의 스위칭, 전송 모드와 수신 모드 간의 스위칭, 또는 이들의 어떤 조합과 연관되어 있는 기능들을 제공하도록 구성되어 있는 다수의 스위치를 포함할 수 있다. RF 프런트 엔드(2)는 또한 신호의 필터링을 비롯한 부가의 기능을 제공하도록 구성되어 있을 수 있다. 예를 들어, RF 프런트 엔드(2)는 하나 이상의 듀플렉서를 포함할 수 있다. 더욱이, 어떤 구현예들에서, RF 프런트 엔드(2)는 신호의 주파수 성분의 반사를 방지하도록 구성되어 있는 하나 이상의 종단 회로를 포함할 수 있다.
무선 장치(1)는 하나 이상의 전력 증폭기(5)를 포함할 수 있다. RF 전력 증폭기는 비교적 낮은 전력을 가지는 RF 신호의 전력을 증폭시키는 데 사용될 수 있다. 그 후에, 증폭된 RF 신호는 송신기의 안테나를 구동하는 것을 비롯하여 다양한 목적을 위해 사용될 수 있다. 전력 증폭기(5)는 전송을 위한 RF 신호를 증폭시키기 위해 휴대폰 등의 전자 장치에 포함될 수 있다. 예를 들어, 3G 및/또는 4G 통신 표준 하에서 통신하는 아키텍처를 가지는 휴대폰에서, 전력 증폭기는 RF 신호를 증폭시키는 데 사용될 수 있다. RF 신호의 증폭을 관리하는 것이 바람직할 수 있는데, 그 이유는 원하는 전송 전력 레벨이 사용자가 기지국 및/또는 모바일 환경으로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는지에 의존할 수 있기 때문이다. 신호 간섭이 할당된 수신 시간 슬롯 동안 전송되는 것을 방지하기 위해, 시간에 따라 RF 신호의 전력 레벨을 조절하는 데 도움을 주기 위해 전력 증폭기가 또한 이용될 수 있다. 전력 증폭기 모듈은 하나 이상의 전력 증폭기를 포함할 수 있다.
도 1은, 특정의 실시예들에서, 제어 구성요소(6)가 제공될 수 있다는 것을 나타내고, 이러한 구성요소는 RF 프런트 엔드(2), 전력 증폭기(5), 전원 제어(10) 및/또는 기타 동작 구성요소(들)의 동작과 연관되어 있는 다양한 제어 기능들을 제공하도록 구성되어 있을 수 있다. 전원 제어(10)의 비제한적인 예가 본 명세서에 더 상세히 기술되어 있다.
특정의 실시예에서, 프로세서(8)는 본 명세서에 기술된 다양한 프로세스의 구현을 용이하게 해주도록 구성되어 있을 수 있다. 설명의 목적상, 본 개시 내용의 실시예는 또한 방법, 장치(시스템) 및 컴퓨터 프로그램 제품의 플로우차트 예시 및/또는 블록도를 참조하여 기술될 수 있다. 플로우차트 예시 및/또는 블록도의 각각의 블록 및 플로우차트 예시 및/또는 블록도의 블록들의 조합이 컴퓨터 프로그램 명령어로서 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 명령어는 머신을 생성하기 위해 범용 컴퓨터, 전용 컴퓨터 또는 기타 프로그램가능 데이터 처리 장치의 프로세서에 제공될 수 있고, 따라서 컴퓨터 또는 기타 프로그램가능 데이터 처리 장치의 프로세서를 통해 실행되는 명령어는 플로우차트 및/또는 블록도의 블록 또는 블록들에 명시된 동작을 구현하는 수단을 생성한다.
특정의 실시예들에서, 특정의 방식으로 동작하라고 컴퓨터 또는 기타 프로그램가능 데이터 처리 장치에 지시할 수 있는 이들 컴퓨터 프로그램 명령어가 또한 컴퓨터 판독가능 메모리(7)에 저장될 수 있고, 따라서 컴퓨터 판독가능 메모리에 저장된 명령어는 플로우차트 및/또는 블록도의 블록 또는 블록들에 명시된 동작을 구현하는 명령어를 포함하는 제조 물품을 생성한다. 컴퓨터 프로그램 명령어는 또한 컴퓨터 또는 기타 프로그램가능 장치 상에서 일련의 동작을 수행시켜 컴퓨터 구현 프로세스를 생성하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램가능 데이터 처리 장치에 로드될 수 있고, 따라서 컴퓨터 또는 기타 프로그램가능 장치 상에서 실행되는 명령어는 플로우차트 및/또는 블록도의 블록 또는 블록들에 명시된 작용들을 구현하는 동작들을 제공한다.
예시된 무선 장치(1)는 또한 하나 이상의 전력 증폭기(5)에 전원을 제공하는 데 사용될 수 있는 전원 제어 블록(10)을 포함하고 있다. 예를 들어, 전원 제어 블록(10)은 DC-DC 컨버터일 수 있다. 그렇지만, 특정의 실시예들에서, 전원 제어 블록(10)은 증폭될 RF 신호의 포락선(envelope)에 기초하여 전력 증폭기(5)에 제공되는 전원 전압을 변화시키도록 구성되어 있는 포락선 추적기(envelope tracker) 등의 기타 블록들을 포함할 수 있다.
전원 제어 블록(10)은 배터리(9)에 전기적으로 연결되어 있을 수 있고, 전원 제어 블록(10)은 DC-DC 컨버터의 출력 전압에 기초하여 전력 증폭기(5)에 제공되는 전압을 변화시키도록 구성되어 있을 수 있다. 배터리(9)는, 예를 들어, 리튬 이온 배터리를 비롯한 무선 장치(1)에서 사용하기 위한 임의의 적당한 배터리일 수 있다. 전력 증폭기(5)의 출력 신호의 반사를 감소시킴으로써, 배터리(9)의 전력 소비가 감소될 수 있고, 그로써 무선 장치(1)의 성능을 향상시킨다.
멀티칩 모듈
도 1b는 멀티칩 모듈(multi-chip module, MCM)(220)의 개략 블록도이다. MCM(220)은 전력 증폭기 모듈이라고 할 수 있다. MCM(220)은 패키징 기판(22), 플립칩 구성(200)으로서 구현되어 있는 전력 증폭기 다이(24), 정합 회로망(25), 하나 이상의 기타 다이(26), 및 패키징 기판(22) 상에 실장되어 있는 하나 이상의 회로 요소(28)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 기타 다이(26)는, 예를 들어, 전력 증폭기 바이어스 회로 및/또는 DC-DC(direct current-to-direct current) 컨버터를 포함할 수 있는 제어기 다이를 포함할 수 있다. 패키징 기판(22) 상에 실장되어 있는 예시적인 회로 요소(들)(28)는, 예를 들어, 인덕터(들), 커패시터(들), 임피던스 정합 회로망(들), 기타, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 멀티칩 모듈(220)은 MCM(220)의 패키징 기판(22) 상에 실장되어 있는 복수의 다이 및/또는 기타 구성요소들을 포함할 수 있다. 어떤 구현예들에서, MCM(220)이 전화 보드 등의 회로 보드 상에 실장될 때, 기판(22)은 다이 및/또는 구성요소들을 지지하도록 그리고 외부 회로에의 전기적 연결을 제공하도록 구성되어 있는 라미네이트 등의 다층 기판일 수 있다.
전력 증폭기 다이(24)는 MCM(220)의 입력 핀에서 RF 신호를 수신할 수 있다. 전력 증폭기 다이(24)는, 예를 들어, RF 신호를 증폭하도록 구성되어 있는 다단 전력 증폭기를 비롯한 하나 이상의 전력 증폭기를 포함할 수 있다. 증폭된 RF 신호는 전력 증폭기 다이(24)의 출력 범프(output bump)에 제공될 수 있다. 신호 반사 및/또는 기타 신호 왜곡을 감소시키는 데 도움을 주기 위해 정합 회로망(25)이 MCM(220) 상에 제공될 수 있다. 정합 회로망(25)은 본 명세서에 기술되어 있는 특징들의 임의의 조합을 구현하는 하나 이상의 종단 회로를 포함할 수 있다. 전력 증폭기 다이(24)는 임의의 적당한 다이일 수 있다. 어떤 구현예들에서, 전력 증폭기 다이는 갈륨 비화물(GaAs) 다이이다. 이들 구현예 중 일부에서, GaAs 다이는 HBT(heterojunction bipolar transistor, 헤테로접합 바이폴라 트랜지스터) 공정을 사용하여 형성된 트랜지스터들을 가진다.
MCM(220)은 또한, 예를 들어, 전력 증폭기 다이(24)에 전기적으로 연결되어 있을 수 있는 VCC 핀을 포함할 수 있다. MCM(220)은, 예를 들어, 멀티칩 모듈 상의 배선에 의해 형성될 수 있는 인덕터(들) 등의 회로 요소(들)(28)를 포함할 수 있다. 인덕터(들)는 쵸크 인덕터(choke inductor)로서 동작할 수 있고, 전원 전압과 전력 증폭기 다이 사이에 배치될 수 있다. 어떤 구현예들에서, 인덕터(들)는 표면 실장되어 있을 수 있다. 그에 부가하여, 회로 요소(들)(28)는 인덕터(들)와 병렬로 전기적으로 연결되어 있고 RF_IN 핀에 수신되는 신호의 주파수 근방의 주파수에서 공진하도록 구성되어 있는 커패시터(들)를 포함할 수 있다. 어떤 구현예들에서, 커패시터(들)는 표면 실장형 커패시터를 포함할 수 있다.
플립칩 구성으로 구현되는 예시적인 MCM(220)에서, 정합 회로망(25)은 하나 이상의 종단 회로를 포함할 수 있다. 어떤 구현예들에서, 정합 회로망(25)은 전력 증폭기 다이(24)의 입력 및/또는 출력 연결 범프를 패키징 기판(22)에 전기적으로 연결시키도록 구성되어 있는 도체 배선을 포함할 수 있다. 도체 배선은 인덕터로서 기능할 수 있다. 병렬로 부가의 도체 배선을 부가하는 것에 의해 인덕턴스가 증가될 수 있다. 이와 유사하게, 병렬 도체 배선을 제거하는 것에 의해 및/또는 직렬로 도체 배선을 부가하는 것에 의해 인덕턴스가 감소될 수 있다. 정합 회로망(25)은 또한 패키징 기판(22) 상에 실장되어 있는 하나 이상의 커패시터를 포함할 수 있다. 각각의 종단 회로는 전력 증폭기 다이(24)의 하나 이상의 범프에 전기적으로 연결되어 있는 하나 이상의 도체 배선과 직렬로 커패시터(들)를 포함할 수 있다. 임피던스 부정합으로 인해 특정의 주파수 성분이 (예를 들어, 안테나로부터) 반사되는 것을 방지하기 위해 커패시턴스 및/또는 인덕턴스 값이 선택될 수 있다. 이것은 유리하게도 PAE, 전력 증폭기 선형성, 전력 증폭기가 규격 내에서 동작하는 대역폭, FOM, 기타, 또는 이들의 조합 중 하나 이상을 증가시킬 수 있다. 정합 회로망(25)에 포함될 수 있는 종단 회로가 본 명세서에 보다 상세히 기술될 것이다.
MCM(220)은, 예를 들어, 부가의 전력 증폭기 다이, 커패시터 및/또는 인덕터를 비롯하여, 보다 많거나 보다 적은 구성요소들을 포함하도록 수정될 수 있다. 예를 들어, MCM(220)은 하나 이상의 부가의 정합 회로망(25)을 포함할 수 있다. 상세하게는, RF_IN과 전력 증폭기 다이(24)에의 입력 사이의 다른 정합 회로망 및/또는 전력 증폭기단들 사이의 부가의 정합 회로망이 있을 수 있다. 다른 예로서, MCM(220)은 부가의 전력 증폭기 다이는 물론, 부가의 전력 증폭기 다이와 모듈의 VCC 핀 사이에 배치된 병렬 LC 회로로서 동작하도록 구성되어 있는 부가의 커패시터 및 인덕터를 포함할 수 있다. 전력 증폭기 다이 상에 배치되어 있는 입력단에 개별적인 전원이 제공되는 구현예 및/또는 멀티칩 모듈이 복수의 대역에 걸쳐 동작하는 구현예에서와 같이, MCM(220)이 부가의 핀을 가지도록 구성되어 있을 수 있다.
전자 시스템
도 1c는 본 개시 내용의 하나 이상의 특징들을 구현할 수 있는 다른 예시적인 무선 시스템(30)의 개략 블록도이다. 어떤 실시예들에서, 도 1c의 예시적인 무선 시스템(30)은 휴대폰에 구현될 수 있다. 본 명세서에 기술되어 있는 종단 회로의 특징들의 임의의 조합이, 예를 들어, 무선 시스템(30)의 2.5G 모듈 및/또는 3G/4G 프런트 엔드 모듈(front end module, FEM)에서, 전력 증폭기와 관련하여 구현될 수 있다.
예시된 무선 시스템(30)은 주 안테나(31), 스위치 모듈(32), 2.5G 모듈(33), 3G/4G 프런트 엔드 모듈(34), LNA 모듈(35), 다이버시티 안테나(36), 다이버시티 프런트 엔드 모듈(37), 송수신기(38), GPS(global positioning system) 안테나(39), 전력 관리 제어기(40), 기저대역 응용 프로세서(41), 메모리(42), 사용자 인터페이스(43), 가속도계(44), 카메라(45), WLAN/FM 블루투스 시스템 온 칩(System on a Chip, SOC)(46), WLAN 블루투스 안테나(47), 및 FM 안테나(48)를 포함하고 있다. 무선 시스템(30)이 도 1c에 예시되어 있는 것보다 많거나 적은 구성요소들을 포함할 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
송수신기(38)는 다중 모드 송수신기일 수 있다. 송수신기(38)는, 예를 들어, GSM(Global System for Mobile Communications), CDMA(Code Division Multiple Access), W-CDMA(wideband CDMA), EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution), 기타 독점 및 비독점 통신 표준, 또는 이들의 임의의 조합을 비롯한, 각종의 통신 표준을 사용하여 RF 신호를 발생시키고 처리하는 데 사용될 수 있다. 예시된 바와 같이, 송수신기(38)는 2.5G 모듈(33) 및 3G/4G 프런트 엔드 모듈(34)에 전기적으로 결합되어 있다. 2.5G 모듈(33) 및 3G/4G 프런트 엔드 모듈(34) 내의 전력 증폭기는 비교적 낮은 전력을 가지는 RF 신호의 전력을 증폭시킬 수 있다. 그 후에, 증폭된 RF 신호는 주 안테나(31)를 구동하는 데 사용될 수 있다. 이러한 전력 증폭기는 입력 및/또는 출력에서의 반사 및/또는 잡음을 감소시키기 위해 본 명세서에 기술되어 있는 종단 회로들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 스위치 모듈(32)은 2.5G 모듈(33) 및 3G/4G 프런트 엔드 모듈(34) 내의 전력 증폭기들을 선택적으로 주 안테나(31)에 전기적으로 결합시킬 수 있다. 스위치 모듈(32)은 주 안테나(31)를 원하는 전송 경로에 전기적으로 연결시킬 수 있다.
어떤 구현예들에서, 다이버시티 프런트 엔드 모듈(37) 및 다이버시티 안테나(36)는 LOS(line-of-sight) 손실을 감소시키는 것 및/또는 주 안테나(31)의 신호 간섭과 연관되어 있는 위상 천이, 시간 지연 및/또는 왜곡의 영향을 완화시키는 것에 의해 무선 링크의 품질 및/또는 신뢰성을 향상시키는 데 도움을 줄 수 있다. 어떤 실시예들에서, 다이버시티를 추가로 향상시키기 위해 복수의 다이버시티 프런트 엔드 모듈 및 다이버시티 안테나가 제공될 수 있다.
무선 시스템(30)은 WLAN 블루투스 및/또는 FM 신호를 발생시키고 수신된 WLAN 블루투스 및/또는 FM 신호를 처리할 수 있는 WLAN/FM 블루투스 SOC 모듈(46)을 포함할 수 있다. 예를 들어, WLAN/FM 블루투스 SOC 모듈(46)은 무선 헤드셋 등의 블루투스 장치에 연결하는 데 및/또는 WLAN 블루투스 안테나(47) 및/또는 FM 안테나(48)를 거쳐 무선 액세스 포인트 또는 핫스폿을 사용하여 인터넷을 통해 통신하는 데 사용될 수 있다.
무선 시스템(30)은 또한 기저대역 신호를 처리하는 기저대역 응용 프로세서(41)를 포함할 수 있다. 카메라(43), 가속도계(44), 사용자 인터페이스(45), 기타 또는 이들의 임의의 조합은 기저대역 응용 프로세서(41)와 통신할 수 있다. 기저대역 응용 프로세서에 의해 처리된 데이터는 메모리(42)에 저장될 수 있다.
종단 회로가 무선 장치의 2개의 예와 관련하여 예시되고 기술되어 있지만, 본 명세서에 기술되어 있는 종단 회로는 다른 무선 장치 및 전자 회로에서 사용될 수 있다.
종단 회로
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 종단 회로는 RF 신호 등의 신호의 전력의 일부분이 반사되는 것을 방지하도록 구성되어 있는 회로를 말하는 것일 수 있다. 종단 회로는 임피던스를 정합시키는 것에 의해 신호의 반사를 감소시키고 및/또는 최소화시키도록 구성되어 있을 수 있다. 이것은 PAE 및/또는 전력 증폭기 이득을 증가시킬 수 있다.
도 2를 참조하여, 예시적인 종단 회로를 갖는 전력 증폭기 시스템(60)의 회로도가 기술될 것이다. 전력 증폭기 시스템(60)은 GaAs 바이폴라 트랜지스터 등의 전력 증폭기단(62 및/또는 64), 배터리(66) 등의 전원, 인덕터(68 및/또는 70), 및 정합 회로망(25a, 25b, 및/또는 25c) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. RF 입력 신호 RF_IN이 입력 정합 회로망(25c)을 통해 제1 전력 증폭기단(first stage power amplifier)(62)에 제공될 수 있다. 제1단 증폭된 RF 신호가 제1 전력 증폭기단(62)에 의해 발생될 수 있다. 제1단 증폭된 RF 신호는 단간(inter stage) 전력 증폭기 정합 회로망(25a1)을 통해 제2 전력 증폭기단(64)에 제공될 수 있다. 제2단 증폭된 RF 신호가 제2 전력 증폭기단(64)에 의해 발생될 수 있다. 제2단 증폭된 RF 신호는 출력 정합 회로망(25b1)을 통해 출력 부하에 제공될 수 있다. 출력 부하에 제공되는 RF 신호 RF_OUT은, 어떤 구현예들에서, 전력 증폭기 다이의 출력에 제공될 수 있다.
제1 전력 증폭기단(62)는 쵸크 인덕터(68)를 통해 전원[예를 들어, 배터리(66)]에 결합될 수 있다. 이와 유사하게, 제2 증폭기단(64)은 쵸크 인덕터(70)를 통해 전원[예를 들어, 배터리(66)]에 결합될 수 있다. 제1 전력 증폭기단(62)은 대응하는 종단 회로가 제1단 증폭된 RF 신호의 기본 주파수 성분 및 제1단 증폭된 RF 신호의 하나 이상의 고조파 성분의 반사를 방지하도록 조정되어 있을 때 전원으로부터의 전력을 보다 적게 소모할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 전력 증폭기단(64)은 대응하는 종단 회로가 제2단 증폭된 RF 신호의 기본 주파수 성분 및 제2단 증폭된 RF 신호의 하나 이상의 고조파 성분의 반사를 방지하도록 조정되어 있을 때 전원으로부터의 전력을 보다 적게 소모할 수 있다.
도 2에 예시된 바와 같이, 전력 증폭기 시스템(60)은 제1 정합 회로망(25a) 및 제2 정합 회로망(25b)을 포함할 수 있다. 제1 정합 회로망(25a)은 단간 기본 종단 회로(25a1) 및 단간 고조파 종단 회로(25a2)를 포함할 수 있다. 제2 정합 회로망(25b)은 출력 기본 종단 회로(25b1) 및 출력 고조파 종단 회로(25b2)를 포함할 수 있다. 제2 정합 회로망(25b)의 특징들의 임의의 조합이, 적절한 경우, 제1 정합 회로망(25a)에 적용될 수 있다.
예시를 위해, 제2 정합 회로망(25b)이 보다 상세히 기술될 것이다. 출력 기본 종단 회로(25b1)는 기본 부하선일 수 있다. 출력 기본 종단 회로(25b1)는 제2단 증폭된 RF 신호의 기본 주파수 성분의 전력의 일부분이 출력 부하로부터 반사되는 것을 방지하도록 구성되어 있을 수 있다. 출력 고조파 종단 회로(25b2)는 제2단 증폭된 RF 신호의 하나 이상의 고조파 주파수 성분의 전력의 일부분이 부하로부터 반사되는 것을 방지하도록 구성되어 있을 수 있다. 보다 구체적으로는, 출력 고조파 종단 회로(25b2)는 제2단 증폭된 RF 신호의 2차 고조파 주파수 성분의 전력의 일부분이 부하로부터 반사되는 것을 방지하도록 구성되어 있는 종단 회로를 포함할 수 있다. 어떤 구현예들에서, 출력 고조파 종단 회로(25b2)는, 다른 대안으로서 또는 그에 부가하여, 제2단 증폭된 RF 신호의 3차 고조파 주파수 성분의 전력의 일부분이 부하로부터 반사되는 것을 방지하도록 구성되어 있는 종단 회로를 포함할 수 있다. 제2단 증폭된 RF의 고조파 주파수 성분의 전력의 일부분의 반사를 방지하도록 구성되어 있는 개별적인 종단 회로의 원리 및 장점이 임의의 원하는 고조파 주파수 성분 및/또는 임의의 수의 고조파 주파수 성분들에 적용될 수 있다.
제2단 증폭된 RF 신호의 원하는 주파수 성분에 대응하는 종단 회로는 하나 이상의 용량성 회로 요소와 직렬로 있는 하나 이상의 유도성 회로 요소를 포함할 수 있다. 종단 회로의 직렬 회로 요소는 출력 기본 종단 회로(25b1) 등의 기본 부하선의 입력 노드와 접지 기준 전압을 결합시킬 수 있다. 제2단 증폭된 RF 신호의 원하는 주파수 성분의 반사를 방지하도록 종단 회로를 조정하기 위해 유도성 회로 요소(들)의 유효 인덕턴스 및/또는 용량성 회로 요소(들)의 유효 커패시턴스가 선택될 수 있다.
도 2를 참조하여 기술된 종단 회로의 상기 예는 바람직한 성능 결과를 가져올 수 있다. 이러한 종단 회로의 구현 및 성능 향상에 관한 부가의 상세는 발명의 명칭이 "신호 경로 종단(SIGNAL PATH TERMINATION)"인 미국 특허 출원 제13/543,472호(참조 문헌으로서 그 전체가 본 명세서에 포함됨)에서 찾아볼 수 있다.
어떤 실시예들에서, 플립칩(flip-chip, FC) 구현 전력 증폭기(power amplifier, PA) 모듈은, 종단 회로가 기본 종단 회로 및 하나 이상의 고조파 종단 회로로 분리되어 있지 않더라도, 비슷한 와이어 본드(wirebond, WB) 기반 모듈보다 PA에 대해 상당히 더 나은 성능을 가져올 수 있다. 이러한 와이어 본드 모듈과 플립칩 모듈의 성능 특징들을 비교하기 위해, 도 3은 예시적인 와이어 본드 기반 전력 증폭기 시스템 구성(160)을 나타내고, 도 4는 예시적인 플립칩 기반 전력 증폭기 시스템 구성(260)을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 전력 증폭기 시스템(160)은 패키징 기판(122) 상에 실장되어 있는 전력 증폭기 다이(124)를 포함할 수 있다. 전력 증폭기 다이(124)는 출력 핀(182a 및 182b) 등의 핀을 포함할 수 있다. 다이(124) 상의 전력 증폭기의 출력은 출력 핀(182a 및 182b)에 제공될 수 있다. 출력 핀(182a 및 182b)은, 예를 들어, GaAs 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터에 결합되는 노드에 대응할 수 있다. 출력 핀(182a 및 182b)은 와이어 본드(184a 및 184b)를 통해 정합 회로망(125b)에의 입력에 대응할 수 있다. 정합 회로망(125b)은 출력 정합 회로망 부분(125b1) 및 고조파 종단 부분(125b2)을 가지는 것으로 도시되어 있다.
도 3의 예시적인 전력 증폭기 시스템(160)에서, 출력 기본 종단 부분(125b1)은 고조파 종단 부분(125b2)에 전기적으로 결합되어 있다. 기본 종단 부분(125b1)은 하나 이상의 출력 핀(182b)을 패키징 기판(122)의 와이어 배선에 결합시키는 하나 이상의 와이어 본드(184b)를 포함할 수 있다. 고조파 종단 부분(125b2)은 하나 이상의 출력 핀(182a)을 기본 종단 부분(125b1)과 연관되어 있는 와이어 배선에 연결되어 있는 패키징 기판(122)의 와이어 배선에 결합시키는 하나 이상의 와이어 본드(184a)를 포함할 수 있다.
도 3의 예시적인 전력 증폭기 시스템(160)에서, 기본 종단 부분(125b1)은 PA 시스템(160)의 RF 출력 핀에 연결되어 있는 것으로 도시되어 있다. 이와 유사하게, 고조파 종단 부분(125b2)은 PA 시스템(160)의 DC 전원 핀에 연결되어 있는 것으로 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 전력 증폭기 시스템(260)은 패키징 기판(222) 상에 실장되어 있는 전력 증폭기 다이(224)를 포함할 수 있다. 전력 증폭기 다이(224)는 출력 범프(282a 및 282b) 등의 범프 연결을 포함할 수 있다. 다이(224) 상의 전력 증폭기의 출력은 출력 범프(282a 및 282b)에 제공될 수 있다. 출력 범프(282a 및 282b)는, 예를 들어, GaAs 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터에 결합되는 노드에 대응할 수 있다. 출력 범프(282a 및 282b)는 도체 배선(284a 및 284b)을 통해 정합 회로망(225b)에의 입력에 대응할 수 있다. 정합 회로망(225b)은 출력 정합 회로망 부분(225b1) 및 고조파 종단 부분(225b2)을 가지는 것으로 도시되어 있다.
도 4의 예시적인 전력 증폭기 시스템(260)에서, 출력 기본 종단 부분(225b1)은 고조파 종단 부분(225b2)에 전기적으로 결합되어 있다. 기본 종단 부분(225b1)은 하나 이상의 출력 범프(282b)를 패키징 기판(222)의 도체 배선에 결합시키는 하나 이상의 도체 배선(284b)을 포함할 수 있다. 고조파 종단 부분(225b2)은 하나 이상의 출력 범프(282a)를 기본 종단 부분(225b1)과 연관되어 있는 도체 배선에 연결되어 있는 패키징 기판(222)의 도체 배선에 결합시키는 하나 이상의 도체 배선(284a)을 포함할 수 있다.
도 4의 예시적인 전력 증폭기 시스템(260)에서, 기본 종단 부분(225b1)은 PA 시스템(260)의 RF 출력 핀에 연결되어 있는 것으로 도시되어 있다. 이와 유사하게, 고조파 종단 부분(225b2)은 PA 시스템(260)의 DC 전원 핀에 연결되어 있는 것으로 도시되어 있다.
도 5a 내지 도 5g는 와이어 본드(WB) 구성(예컨대, 도 3) 및 플립칩 구성(예컨대, 도 4)으로 구현될 때 전력 증폭기에 대한 어떤 예시적인 성능 파라미터들의 비교를 나타낸 것이다. 플립칩 구성의 경우, 2개의 예(FC1 및 FC2)는 그의 단간 종단 회로가 상이하다.
도 5a는 dBm(1 밀리와트를 기준으로 한 측정된 전력의 전력 비: 단위 dB)으로 표현된 예시적인 전력 증폭기의 전력 출력(Pout)의 함수로서의 전력 부가 효율(PAE: 단위 %)의 플롯을 나타낸 것이다. 이 플롯은 FC1 및 WB 사례가 비슷한 성능을 나타내는 것을 보여주는 반면, FC2는 도시된 전력 출력 범위에 걸쳐 일관되게 더 높은 PAE 성능을 나타낸다.
도 5b는 예시적인 전력 증폭기의 전력 출력(Pout)(단위: dBm)의 함수로서의 이득(단위: dB)의 플롯을 나타낸 것이다. 이 플롯은 FC1 및 FC2 사례 둘 다가 WB 사례보다 높은 이득을 나타낸다는 것을 보여준다.
도 5c는 예시적인 전력 증폭기의 전력 출력(Pout)(단위: dBm)의 함수로서의 ACP(adjacent channel power, 인접 채널 전력)(단위: dBc, 반송파 신호에 대한 신호의 전력 비)의 플롯을 나타낸 것이다. 이 플롯은 Pout이 17과 23 dBm 사이에 있을 때 FC1 사례가 WB 사례보다 더 높은 ACP를 가지지만, 더 높은 Pout 값에서는 비슷한 성능으로 합쳐진다는 것을 보여준다. FC2 사례는, 26 dBm부터 27 dBm까지의 Pout 범위를 제외하고는, WB 사례보다 일반적으로 더 높은 ACP 값을 나타내는 것으로 보여지고 있다.
도 5d는 예시적인 전력 증폭기의 전력 출력(Pout)(단위: dBm)의 함수로서의 FOM(figure of merit)의 플롯을 나타낸 것이다. 이 플롯은 Pout이 17과 23 dBm 사이에 있을 때 FC1 사례가 WB 사례보다 더 낮은 FOM을 가지지만, 더 높은 Pout 값에서는 비슷한 성능으로 합쳐진다는 것을 보여준다. FC2 사례도 또한 Pout이 17과 23 dBm 사이, 그리고 28과 30 dBm 사이에 있을 때 WB 사례보다 더 낮지만, 다른 범위(23과 28 dBm 사이 그리고 30과 31 dBm 사이)에서는 더 높은 것으로 보여지고 있다.
도 5e는 예시적인 전력 증폭기의 전력 출력(Pout)(단위: dBm)의 함수로서의 2차 고조파 응답(단위: dBc)의 플롯을 나타낸 것이다. 이 플롯은 FC1 및 FC2 사례 둘 다가 Pout 범위 전체에 걸쳐 WB 사례보다 상당히 더 낮은 2차 고조파 진폭을 가진다는 것을 보여준다.
도 5f는 예시적인 전력 증폭기의 전력 출력(Pout)(단위: dBm)의 함수로서의 3차 고조파 응답(단위: dBc)의 플롯을 나타낸 것이다. 이 플롯은 FC1 및 FC2 사례 둘 다가 Pout 범위 전체에 걸쳐 WB 사례보다 상당히 더 낮은 3차 고조파 진폭을 가진다는 것을 보여준다.
도 5g는 예시적인 전력 증폭기에 의해 처리되는 신호의 주파수의 함수로서의 삽입 손실(단위: dB)의 플롯을 나타낸 것이다. 이 플롯은 FC 및 FC' 사례 둘 다가 WB 사례보다 2차 및 3차 고조파에서 더 낮은 삽입 손실을 가진다는 것을 보여준다. 3차 고조파의 경우, FC 및 FC'의 삽입 손실은 WB 사례보다 상당히 더 낮다.
도 6은 정합 회로망(125b)이 고조파 종단 부분(125b2)으로부터 분리되어 있는[선(362)으로 나타내어져 있음] 출력 정합 회로망 부분(125b1)을 포함할 수 있는 예시적인 와이어 본드 구성(360)을 나타낸 것이다. 다른 구성요소들[예컨대, 입력 정합 회로망(125c) 및 PA 다이(124)]은 도 3을 참조하여 기술된 것과 유사할 수 있다.
2개 이상의 출력 핀(182a)을 갖는 구현예들에서, 핀들(182a)을 기판(122) 상의 와이어 배선에 전기적으로 연결시키는 와이어 본드들(184a)은 병렬로 결합될 수 있다. 출력 고조파 종단 회로(125b2)에 포함되어 있는 와이어 본드들(184a)의 수는 출력 기본 종단 회로(125b1)의 와이어 본드들(184b)의 수와 별도로 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 전력 증폭기 시스템(360)의 선형성 및/또는 PAE를 증가시키기 위해 상이한 종단 회로들의 인덕턴스가 조정될 수 있다. 이것은 출력 기본 종단 회로(125b1)에서 노드에서의 신호의 기본 주파수의 임피던스를 정합시키는 것 및 출력 고조파 종단 회로(125b2)에서 노드에서의 신호의 고조파 주파수에 대응하는 위상에서 종단하는 것을 포함할 수 있다. 다른 대안으로서 또는 그에 부가하여, 상이한 종단 회로들의 유효 커패시턴스들이 또한 개별적으로 그리고 서로 독립적으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 와이어 배선은 도 6에 예시되어 있는 출력 정합 회로망에서 와이어 본드들을 커패시터 등의 하나 이상의 용량성 회로 요소들과 직렬로 결합시킬 수 있다. 출력 기본 종단 회로(125b1)가 반사되는 것을 방지하거나 감소시키도록 구성되어 있는 신호의 원하는 주파수 성분과 상이한, 출력 핀(들)(182a)에서의 신호 경로 상의 신호의 원하는 주파수 성분의 반사를 방지하거나 감소시키도록 종단 회로의 유효 커패시턴스가 선택될 수 있다. 종단 회로의 유효 인덕턴스 및 유효 커패시턴스는 전력 증폭기 시스템(360)의 선형성 및/또는 PAE를 증가시키도록 서로 조합하여 구성될 수 있다.
도 7은 정합 회로망(225b)이 고조파 종단 부분(225b2)으로부터 분리되어 있는[선(462)으로 나타내어져 있음] 출력 정합 회로망 부분(225b1)을 포함할 수 있는 예시적인 플립칩 구성(460)을 나타낸 것이다. 다른 구성요소들[예컨대, 입력 정합 회로망(225c) 및 PA 다이(224)]은 도 4를 참조하여 기술된 것과 유사할 수 있다.
2개 이상의 출력 범프(282a)를 갖는 구현예들에서, 범프들(282a)을 기판(222) 상의 와이어 배선에 전기적으로 연결시키는 도체 배선들(284a)은 병렬로 결합될 수 있다. 출력 고조파 종단 회로(225b2)에 포함되어 있는 도체 배선들(284a)의 수는 출력 기본 종단 회로(225b1)의 도체 배선들(284b)의 수와 별도로 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 전력 증폭기 시스템(460)의 선형성 및/또는 PAE를 증가시키기 위해 상이한 종단 회로들의 인덕턴스가 조정될 수 있다. 이것은 출력 기본 종단 회로(225b1)에서 노드에서의 신호의 기본 주파수의 임피던스를 정합시키는 것 및 출력 고조파 종단 회로(225b2)에서 노드에서의 신호의 고조파 주파수에 대응하는 위상에서 종단하는 것을 포함할 수 있다. 다른 대안으로서 또는 그에 부가하여, 상이한 종단 회로들의 유효 커패시턴스들이 또한 개별적으로 그리고 서로 독립적으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 와이어 배선은 도 7에 예시되어 있는 출력 정합 회로망에서 전도성 배선들을 커패시터 등의 하나 이상의 용량성 회로 요소들과 직렬로 결합시킬 수 있다. 출력 기본 종단 회로(225b1)가 반사되는 것을 방지하거나 감소시키도록 구성되어 있는 신호의 원하는 주파수 성분과 상이한, 출력 범프(들)(282a)에서의 신호 경로 상의 신호의 원하는 주파수 성분의 반사를 방지하거나 감소시키도록 종단 회로의 유효 커패시턴스가 선택될 수 있다. 종단 회로의 유효 인덕턴스 및 유효 커패시턴스는 전력 증폭기 시스템(460)의 선형성 및/또는 PAE를 증가시키도록 서로 조합하여 구성될 수 있다.
도 8은, 어떤 실시예들에서, 원하는 응용에 기초하여 임의의 적당한 수의 개별 종단 회로들이 구현될 수 있다는 것을 나타내고 있다. 더욱이, 도 8은 다이의 입력 및/또는 다이의 출력 등의 전자 시스템 내의 다양한 노드들에 복수의 개별 종단 회로들이 구현될 수 있다는 것을 나타내고 있다. 비록 도 8이 다이 상의 입력 및 출력 위치에 복수의 개별 종단 회로들을 나타내고 있지만, 본 명세서에 기술되어 있는 개별 종단 회로들의 특징들의 임의의 조합이, 예를 들어, 전력 증폭기 다이 등의 다이 내에 있는 것을 비롯하여, 전자 시스템의 다른 노드들에서의 신호에 적용될 수 있다. 더욱이, 어떤 구현예들에 따르면, 노드에 결합되어 있는 개별 종단 회로들 중 하나 이상이 다이 내에 구현될 수 있고, 노드에 결합되어 있는 개별 종단 회로들 중 하나 이상이 다이 외부에 구현될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 전자 시스템(490)은 플립칩 다이(492) 및 복수의 종단 회로들을 포함할 수 있다. 전자 시스템(490)은, 예를 들어, 도 1a의 무선 장치, 도 1b의 멀티칩 모듈, 도 1c의 전자 시스템, 기타, 또는 이들의 임의의 조합에 포함될 수 있다. 어떤 구현예들에서, 다이(492)는 본 명세서에 기술되어 있는 것과 같은 플립칩 전력 증폭기 다이일 수 있다. 다른 구현예들에서, 다이(492)는, 예를 들어, 주파수 체배기(frequency multiplier) 및/또는 믹서(mixer)를 포함할 수 있다.
다이(492)는 복수의 입력 범프들(494a 내지 494n) 및/또는 출력 범프들(496a 내지 496n)을 포함할 수 있다. 본 명세서에 기술되어 있는 특징들의 임의의 조합을 포함하는 개별 종단 회로들은 상이한 범프들에 결합될 수 있다. 예를 들어, 입력 종단 회로들(498a 내지 498n) 각각은 다이(492)의 하나 이상의 입력 범프들에 결합되어 있는 노드에서의 신호의 상이한 주파수 성분의 반사를 방지하거나 감소시키도록 구성되어 있을 수 있다. 입력 종단 회로들(498a 내지 498n)은, 각각, 패키징 기판 상에 형성되어 있는 도체 배선들(491a 내지 491n) 및 범프 패드들(493a 내지 493n)을 통해, 다이(492)의 입력 범프들(494a 내지 494n)에 결합되어 있을 수 있다. 어떤 구현예들에서, 입력 종단 회로는 다이(492)의 2개 이상의 입력 범프들에 결합되어 있을 수 있다. 다른 대안으로서 또는 그에 부가하여, 2개 이상의 입력 종단 회로들이 다이(492)의 단일의 범프에 결합되어 있을 수 있다.
이와 유사하게, 출력 종단 회로들(499a 내지 499n) 각각은 하나 이상의 출력 범프들을 포함하는 노드에서의 신호의 상이한 주파수 성분의 반사를 방지하거나 감소시키도록 구성되어 있을 수 있다. 출력 종단 회로들(499a 내지 499n)은, 각각, 패키징 기판 상에 형성되어 있는 도체 배선들(497a 내지 497n) 및 범프 패드들(495a 내지 495n)을 통해, 다이(492)의 출력 범프들(496a 내지 496n)에 결합되어 있을 수 있다. 어떤 구현예들에서, 출력 종단 회로는 다이(492)의 2개 이상의 출력 범프들에 결합되어 있을 수 있다. 다른 대안으로서 또는 그에 부가하여, 2개 이상의 출력 종단 회로들이 다이(492)의 단일의 범프에 결합되어 있을 수 있다.
임의의 적당한 수의 입력 범프들(494a 내지 494n) 및/또는 출력 범프들(496a 내지 496n)이 다이(492) 상에 포함될 수 있다. 더욱이, 임의의 적당한 수의 입력 종단 회로들(498a 내지 498n) 및/또는 출력 종단 회로들(499a 내지 499n)이 전자 시스템(490)에 포함될 수 있다. 어떤 구현예들에서, 개별 입력 종단 회로들(498a 내지 498n) 및/또는 개별 출력 종단 회로들(499a 내지 499n)의 수가 감소될 또는 실질적으로 제거될 원하는 고조파 주파수 성분들의 수에 기초하여 선택될 수 있다.
도 9는 본 명세서에 기술되어 있는 것과 같은 하나 이상의 특징들을 가지는 종단 회로 장치를 제조하기 위해 구현될 수 있는 공정(500)을 나타낸 것이다. 블록(502)에서, 기판이 제공될 수 있다. 이러한 기판은 멀티칩 모듈(multi-chip module, MCM) 라미네이트 등의 라미네이트를 포함할 수 있다. 블록(504)에서, 플립칩을 수용하기 위한 연결부들이 기판 상에 형성될 수 있다. 이러한 플립칩은 집적 회로(integrated circuit, IC) 및 IC에 의해 구동되는 노드를 포함할 수 있다. 블록(506)에서, 제1 종단 회로가 기판 상에 및/또는 기판 내에 형성될 수 있고 노드에서의 신호의 기본 주파수의 임피던스를 실질적으로 정합시키도록 구성되어 있을 수 있다. 블록(508)에서, 제2 종단 회로가 기판 상에 및/또는 기판 내에 형성될 수 있고 제1 종단 회로로부터 분리되어 있도록 구성되어 있을 수 있다. 제2 종단 회로는 또한 노드에서의 신호의 고조파 주파수에 대응하는 위상에서 실질적으로 종단하도록 구성되어 있을 수 있다.
어떤 실시예들에서, 상기의 제1 및 제2 종단 회로의 형성은 라미네이트의 제조 동안에, 이러한 제조 후에, 또는 이들의 임의의 조합에서 달성될 수 있다. 예를 들어, 라미네이트 제조 공정 동안 형성될 수 있는, 종단 회로를 위한 또는 종단 회로와 연관되어 있는 층간 연결부(inter-layer connection) 등의 전기적 연결부(electrical connection)가 있을 수 있다. 다른 예에서, 종단 회로들의 일부인 도체 배선들 중 적어도 일부는 플립칩 실장 위치 근방에서 라미네이트 표면 상에 형성될 수 있다.
적용례
앞서 기술한 실시예들 중 일부는 휴대폰 및 기지국 등의 전력 증폭기를 포함하는 전자 장치와 관련하여 예를 제공하고 있다. 그렇지만, 실시예들의 원리들 및 장점들이 신호의 2개 이상의 상이한 주파수 성분의 반사를 방지하도록 구성되어 있는 2개 이상의 개별 종단 회로들을 필요로 하는 임의의 다른 시스템들 또는 장치들에 대해 사용될 수 있다. 예를 들어, 개별 종단 회로들이, 전력 증폭기 대신에, 주파수 체배기 등의 체배기, 및/또는 믹서와 관련하여 구현될 수 있다. 다른 예로서, 개별 종단 회로들은 기본 주파수 성분 및 고조파 주파수 성분 등의 2개 이상의 상이한 주파수 성분에 대한 종단 회로들을 분리시키는 것이 바람직한 신호 경로 상의 임의의 지점에서 구현될 수 있다.
본 개시 내용의 하나 이상의 측면들을 구현하는 시스템들이 다양한 전자 장치들에서 구현될 수 있다. 전자 장치의 예는 가전 제품, 가전 제품의 일부, 전자 테스트 장비 등을 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 보다 구체적으로는, 본 개시 내용의 하나 이상의 측면들을 구현하도록 구성되어 있는 전자 장치는 RF 전송 장치, 전력 증폭기를 가지는 임의의 휴대용 장치, 휴대폰(스마트폰), 전화, 기지국, 펨토셀, 레이더, WiFi 표준에 따라 통신하도록 구성되어 있는 장치, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 컴퓨터, 핸드헬드 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, PDA(personal digital assistant), 전자레인지, 냉장고, 자동차, 스테레오 시스템, DVD 플레이어, CD 플레이어, VCR, MP3 플레이어, 라디오, 캠코더, 카메라, 디지털 카메라, 휴대용 메모리 칩, 세탁기, 건조기, 세탁기/건조기, 복사기, 팩시밀리기, 스캐너, 다기능 주변 장치, 손목 시계, 시계 등을 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 가전 제품의 일부는 멀티칩 모듈, 전력 증폭기 모듈, 2개 이상의 종단 회로를 포함하는 집적 회로, 하나 이상의 회로 요소를 포함하는 패키징 기판 등을 포함할 수 있다. 더욱이, 전자 장치의 다른 예는 또한 메모리 칩, 메모리 모듈, 광 네트워크의 회로 또는 기타 통신 네트워크, 및 디스크 드라이버 회로를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 게다가, 전자 디바이스는 미완성 제품을 포함할 수 있다.
결론
문맥이 명백히 달리 요구하지 않는 한, 상세한 설명 및 특허청구범위에 걸쳐, "포함한다", "포함하는" 등과 같은 단어는, 배타적 또는 철저한 의미가 아니라 포함적 의미로, 즉 "~를 포함하지만 이들로 제한되지 않음"의 의미로 해석되어야 한다. "결합된"이라는 단어는, 본 명세서에서 일반적으로 사용되는 바와 같이, 2개 이상의 요소가 직접 연결되어 있거나 하나 이상의 중간 요소를 통해 연결되어 있을 수 있는 것을 말한다. 그에 부가하여, "본 명세서에서", "이상에서", "이하에서"와 같은 단어 및 유사한 의미의 단어는, 본 출원에서 사용될 때, 본 출원의 임의의 특정의 부분이 아니라 본 출원 전체를 말하는 것이다. 문맥이 허용하는 경우, 단수 또는 복수를 사용하는 이상의 상세한 설명에서의 단어는 또한 각각 복수 또는 단수를 포함할 수 있다. 2개 이상의 항목의 목록과 관련하여 "또는"이라는 단어는 다음과 같은 단어의 해석들 모두를 포함한다: 목록 내의 항목들 중 임의의 것, 목록 내의 항목들 모두, 및 목록 내의 항목들의 임의의 조합.
더욱이, 그 중에서도 특히, "할 수 있다", "할 수 있을 것이다", "일지도 모른다", "예컨대", "예를 들어", "~ 등"과 같은 본 명세서에서 사용되는 조건적 화법은, 구체적으로 달리 언급하지 않는 한 또는 사용되는 문맥 내에서 달리 이해되지 않는 한, 일반적으로 어떤 실시예가 어떤 특징, 요소 및/또는 상태를 포함하지만, 다른 실시예가 이들을 포함하지 않는다는 것을 전달하기 위한 것이다. 이와 같이, 이러한 조건적 화법이 일반적으로 그 특징, 요소 및/또는 상태가 하나 이상의 실시예에 대해 어쨌든 필요하다는 것 또는 하나 이상의 실시예가, 저자 입력 또는 프롬프트를 사용하여 또는 사용하지 않고, 이들 특징, 요소 및/또는 상태가 임의의 특정의 실시예에 포함되거나 그 실시예에서 수행되어야 하는지를 결정하는 논리를 반드시 포함해야 한다는 것을 암시하기 위한 것은 아니다.
실시예에 대한 이상의 상세한 설명은 철저하거나 본 발명을 이상에 개시되어 있는 정확한 형태로 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명의 구체적인 실시예 및 예가 이상에서 예시를 위해 기술되어 있지만, 기술 분야의 당업자라면 잘 알 것인 바와 같이, 본 발명의 범위 내에서 다양한 등가의 수정예가 가능하다. 예를 들어, 프로세스 또는 블록이 주어진 순서로 제시되어 있지만, 대안의 실시예는 상이한 순서로 단계들을 갖는 루틴을 수행하거나 블록들을 갖는 시스템을 이용할 수 있고, 어떤 프로세스 또는 블록은 제거, 이동, 부가, 세분, 결합 및/또는 수정될 수 있다. 이들 프로세스 또는 블록 각각은 각종의 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 또한, 프로세스 또는 블록이 때때로 직렬로 수행되는 것으로 도시되어 있지만, 이들 프로세스 또는 블록은 그 대신에 병렬로 수행될 수 있거나 상이한 때에 수행될 수 있다.
본 명세서에 제공되어 있는 개시 내용은 꼭 이상에서 기술된 시스템이 아니라 다른 시스템에 적용될 수 있다. 이상에서 기술된 다양한 실시예의 요소들 및 동작들이 추가의 실시예를 제공하기 위해 결합될 수 있다.
본 발명의 어떤 실시예가 기술되어 있지만, 이들 실시예는 단지 예로서 제시되어 있으며, 본 개시 내용의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 실제로, 본 명세서에 기술된 새로운 방법 및 시스템은 각종의 다른 형태로 구현될 수 있고, 게다가 본 개시 내용의 사상을 벗어나지 않고 본 명세서에 기술된 방법 및 시스템의 형태에서의 다양한 생략, 치환 및 변경이 행해질 수 있다. 첨부된 특허청구범위 및 그의 등가물은 본 개시 내용의 범위 및 사상 내에 속하는 이러한 형태 또는 수정을 포함하는 것으로 보아야 한다.

Claims (20)

  1. 플립칩 장치(flip-chip apparatus)로서,
    플립칩 다이(flip-chip die) 상에 형성된 적어도 하나의 회로 요소에 의해 구동되는 노드를 가지는 무선 주파수(radio-frequency) 신호 경로;
    상기 무선 주파수 신호 경로에 전기적으로 결합되고 상기 노드에서의 신호의 기본 주파수에서 임피던스를 정합시키도록 구성되어 있는 제1 종단 회로(termination circuit) - 상기 제1 종단 회로는 상기 플립칩 다이의 외부에 있는 제1 회로 요소를 포함함 -;
    상기 무선 주파수 신호 경로에 전기적으로 결합되고 상기 제1 종단 회로와 분리되어 있는 제2 종단 회로 - 상기 제2 종단 회로는 상기 노드에서의 상기 신호의 고조파 주파수에 대응하는 위상에서 종단하도록 구성되어 있고, 상기 제2 종단 회로는 상기 플립칩 다이의 외부에 있는 제2 회로 요소를 포함하고, 상기 제2 회로 요소는 커패시터이고, 상기 제2 회로 요소 및 상기 제1 회로 요소는 상이한 범프들에 의해 상기 플립칩 다이에 전기적으로 연결됨 -; 및
    상기 제1 종단 회로 및 상기 제2 종단 회로 둘 다와 분리되어 있고, 상기 노드에서의 상기 신호의 다른 고조파 주파수에 대응하는 위상에서 종단하도록 구성되어 있는 제3 종단 회로
    를 포함하는 플립칩 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 회로 요소는 전력 증폭기를 포함하는 것인 플립칩 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 노드는 상기 전력 증폭기의 출력에 연결되어 있는 것인 플립칩 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 노드는 상기 전력 증폭기의 입력에 연결되어 있는 것인 플립칩 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고조파 주파수는 상기 신호의 2차 고조파 주파수를 포함하는 것인 플립칩 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 종단 회로를 포함하는 기본 부하선(fundamental load line)을 추가로 포함하는 플립칩 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 종단 회로의 적어도 일부분 및 상기 제2 종단 회로의 적어도 일부분은 플립칩 패키징 기판 상에 구현되는 것인 플립칩 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 신호 경로는 상기 플립칩 패키징 기판과 통신하는 플립칩 다이 상에 구현되는 것인 플립칩 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 패키징 기판은 라미네이트 기판을 포함하는 것인 플립칩 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제1 회로 요소는 상기 패키징 기판 상에 구현되는 커패시터인 플립칩 장치.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 회로 요소는 갈륨 비화물 바이폴라 트랜지스터를 포함하고, 상기 갈륨 비화물 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터가 상기 노드를 구동하도록 구성되어 있는 것인 플립칩 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 종단 회로는 제1 유도성 회로 요소 및 제1 용량성 회로 요소를 포함하고, 상기 제1 회로 요소는 상기 제1 유도성 회로 요소 또는 상기 제1 용량성 회로 요소인 플립칩 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제2 종단 회로는 제2 유도성 회로 요소를 포함하는 것인 플립칩 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 노드는 제1 전력 증폭기단과 제2 전력 증폭기단 사이의 경로에 포함되어 있는 것인 플립칩 장치.
  16. 멀티칩 모듈로서,
    입력 신호를 증폭시키고 증폭된 출력 신호를 발생시키도록 구성되어 있는 하나 이상의 전력 증폭기들을 포함하는 플립칩 전력 증폭기 다이; 및
    상기 하나 이상의 전력 증폭기들에 전기적으로 결합된 출력 정합 회로망(output matching network) - 상기 출력 정합 회로망은 상기 증폭된 출력 신호의 기본 주파수에서 임피던스를 정합시키도록 구성되어 있는 제1 종단 회로, 상기 제1 종단 회로와 분리되어 있는 제2 종단 회로 및 상기 제1 종단 회로 및 상기 제2 종단 회로 둘 다와 분리되어 있는 제3 종단 회로를 포함하고, 상기 제1 종단 회로는 상기 플립칩 전력 증폭기 다이의 외부에 있는 제1 회로 요소를 포함하고, 상기 제2 종단 회로는 상기 플립칩 전력 증폭기 다이의 외부에 있는 제2 회로 요소를 포함하고, 상기 제2 회로 요소는 제2 범프에 의해 상기 플립칩 전력 증폭기 다이에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 회로 요소는 제1 범프에 의해 상기 플립칩 전력 증폭기 다이에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 범프와 상기 제2 범프는 상이한 범프들이고, 상기 제2 종단 회로는 상기 증폭된 출력 신호의 고조파 주파수에 대응하는 위상에서 종단하도록 구성되어 있고, 상기 제3 종단 회로는 상기 증폭된 출력 신호의 다른 고조파 주파수에 대응하는 위상에서 종단하도록 구성되어 있음 -
    을 포함하는 멀티칩 모듈.
  17. 제16항에 있어서, 상기 플립칩 전력 증폭기 다이는 GaAs 장치를 포함하고, 상기 출력 정합 회로망의 적어도 일부분은 플립칩 패키징 기판 상에 구현되는 것인 멀티칩 모듈.
  18. 제16항에 있어서, 상기 출력 정합 회로망은 상기 증폭된 출력 신호의 고조파 주파수 성분에 대응하는 에너지로 변환되는 상기 증폭된 출력 신호의 에너지 양이 감소하게 되도록 구성되어 있는 것인 멀티칩 모듈.
  19. 모바일 장치로서,
    상기 모바일 장치에 전력을 공급하도록 구성되어 있는 배터리;
    무선 주파수 입력 신호를 증폭시켜 증폭된 무선 주파수 신호를 발생시키도록 구성되어 있는 하나 이상의 전력 증폭기들을 포함하는 플립칩 전력 증폭기 다이;
    상기 증폭된 무선 주파수 신호를 전송하도록 구성되어 있는 안테나; 및
    상기 하나 이상의 전력 증폭기들에 전기적으로 결합된 출력 정합 회로망 - 상기 출력 정합 회로망은 상기 증폭된 무선 주파수 신호의 기본 주파수에서 임피던스를 정합시키도록 구성되어 있는 제1 종단 회로, 상기 제1 종단 회로와 분리되어 있는 제2 종단 회로 및 상기 제1 종단 회로 및 상기 제2 종단 회로 둘 다와 분리되어 있는 제3 종단 회로를 포함하고, 상기 제1 종단 회로는 상기 플립칩 전력 증폭기 다이의 외부에 있는 제1 회로 요소를 포함하고, 상기 제2 종단 회로는 상기 플립칩 전력 증폭기 다이의 외부에 있는 제2 회로 요소를 포함하고, 상기 제2 회로 요소는 제2 범프에 의해 상기 플립칩 전력 증폭기 다이에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 회로 요소는 제1 범프에 의해 상기 플립칩 전력 증폭기 다이에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 범프와 상기 제2 범프는 상이한 범프들이고, 상기 제2 종단 회로는 상기 배터리가 방전하는 시간을 연장시키기 위해, 상기 증폭된 무선 주파수 신호의 고조파 주파수에 대응하는 위상에서 종단하도록 구성되어 있고, 상기 제3 종단 회로는 상기 증폭된 무선 주파수 신호의 다른 고조파 주파수에 대응하는 위상에서 종단하도록 구성되어 있음 -
    을 포함하는 모바일 장치.
  20. 제19항에 있어서, 3세대 통신 표준 및 4세대 통신 표준 중 적어도 하나를 사용하여 통신하도록 구성되어 있는 모바일 장치.
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