초록 ▼

□ 연구개요
PA와 oscillator 간의 coupling을 줄 일 수 있는 magnetic shielding pattern을 개발하여 oscillator의 inductor에 Eddy current를 흘려줌으로써 inductor간의 isolation 특성을 높일 수 있는 coupling shield ring (CSR) 개발을 목표로 coupling양을 정확히 예측할 수 있는 simulation 방법론을 정립하고 EM-simulation을 활용하여 coupling을 줄일 수 있는 인덕터 레이아웃 기법을 연구. Aluminum

□ 연구개요
PA와 oscillator 간의 coupling을 줄 일 수 있는 magnetic shielding pattern을 개발하여 oscillator의 inductor에 Eddy current를 흘려줌으로써 inductor간의 isolation 특성을 높일 수 있는 coupling shield ring (CSR) 개발을 목표로 coupling양을 정확히 예측할 수 있는 simulation 방법론을 정립하고 EM-simulation을 활용하여 coupling을 줄일 수 있는 인덕터 레이아웃 기법을 연구. Aluminum pad를 metal을 활용하여 인덕터 위 layer에 closed loop을 형성하여 외부로 부터의 coupling을 줄이는 연구를 수행. 최종적으로 DCO의 성능 최적화 연구와 함께 coupling에 둔감한 DCO 구조를 연구를 더하여 coupling에 강한 oscillator의 설계 방법론을 정립

□ 연구 목표대비 연구결과
PA와 oscillator 간의 coupling을 줄 일 수 있는 coupling shield inductor를 개발하고 이를 oscillator에 적용하여 inductor 사이의 isolation을 높여 두 블록을 가까운 거리에 배치할 수 있게 하여 초소형 RFIC의 구현이 가능하도록 하는 연구 목표를 달성하였다. Al pad metal을 이용한 coupling shield ring (CSR)은 기존 생각의 틀을 깬 창의적인 발명으로 그 창의성이 뛰어나며 큰 성능 열화 없이, coupling을 줄이는 효율적인 방법이다. 측정된 test chip에서 20 dB 이상 coupling양이 감소하는 결과를 얻었으며 이는 coupling양이 10,000 배 감소한 효과이다.
Inductor간 isolation을 정확히 예측할 수 있는 simulation 방법 및 해석 기법 연구 개발을 목표로 EM-simulation 기법을 논문에 발표하였고 coupling noise swing에 둔감하도록 passive capacitor를 활용한 DCO 설계를 완성하여 2편의 SCI급 저널에 논문을 게재하였다. 또한 coupling에 미치는 여러 변수들에 대한 분석을 바탕으로 성능 최적화 연구와 compact하게 설계된 RFIC내에서 coupling 영향 감소 검증하는 목표를 모두 달성하였다. Isolation을 더 효율 적으로 높이고 성능을 향상하기 위하여, DCO 구조를 분석하고 coupling 메커니즘을 실험을 통하여 검증 분석하여 설계된 isolation이 향상된 DCO를 설계할 수 있었고, coupling과 전력소모, 그리고 phase noise까지 모주 낮추는데 성공하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
coupling을 줄이기 위한 방법으로 8자 inductor가 최근에 가장 많이 활용된다. 8자 인덕터의 경우 0.5 nH 이하의 적용분야에서 유리하고 1 nH이상이 필요한 RFIC에서는 면적적인 낭비가 너무 크다. 본연구의 CSR은 0.5 nH 이상에서 빛을 발하며 1.3 nH를 만들 경우 8자 인덕터에 비해 CSR 인덕터의 면적이 절반으로 줄어든다. 중요한 것은, 5 GHz 이하의 주파수에서는 대부분의 inductor가 1 nH 이상이기 때문에 CSR의 적용범위가 훨씬 넓다. 최근 RFIC 사이즈가 점점 감소함에 따라, coupling에 대한 문제가 많이 부각되고 있으며, carrier aggregation의 사용 증가로 RFIC 내에서 coupling을 줄일 수 있는 효과적인 방법이 필요하다. 본 연구의 CSR은 공정기술이 발달하면 할수록, chip의 사이즈가 줄어들수록 더욱 필요한 기술이기 때문에 향후 활용가치가 매우 높다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 1) Inductor간의 isolation simulation 및 해석 기법 연구 ... 5
• 2) Coupling Shield Inductor 개발 ... 6
• 3) Coupling에 둔감한 DCO 구조 연구 ... 9
• 4) Coupling shielded inductor 최적화 연구 ... 11
• 5) Magnetic coupling에 둔감한 DCO 제작 및 검증 ... 12
• 6) Isolation특성을 향상시킬 수 있는 coupling shielded inductor pattern 연구 ... 14
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 18
• 대표적 연구실적 ... 20
• 끝페이지 ... 32