ＰＨＹ 모듈 document_id A220623029322

본 발명은 물리 계층(Physical layer)의 신호 처리를 수행하며 다층 기판 구조를 가지는 PHY 모듈에 관한 것이다. 통신모듈은 이동통신단말기 상에 사용되는 전파 신호를 RF신호, 베이스밴드 신호, 디지털 신호로 처리하는 회로들을 집적화시킨 단일 패키지 모듈로 구현된다. 한편, 무선 채널을 통한 고속 데이터 전송 기술이 발달됨에 따라 생활에 이용되는 각종 전자통신장치들이 네트워크를 통하여 연결되고, 보다 편리한 서비스가 제공되고 있는데, 이러한 무선 네트워크 기술로는 UWB(Ultra Wide Width)를 예로 들 수 있으며, UWB 기술을 이용하면, 약 480 Mbps의 속도로 데이터를 전송할 수 있으므로 이격된 공간 상에 분산된 각 통신장치들을 네트워크로 구성할 수 있다. 이러한 UWB 시스템은 통신모듈로 구성되는 것이 일반적인데, 특히 무선 신호 및 전기 신호를 변환하는 하드웨어 및 전송 매체에 대한 표준을 제시한 계층, 즉 PHY(PHYsical layer)와 관련된 회로를 집적한 통신모듈에 대한 관심이 높아지고 있다. 일반적인 PHY 모듈은 크게 RF(Radio Frequency) 블록과 BB(BaseBand) 블록으로 구분될 수 있으며, 각 블록을 구성하는 많은 전자회로들이 집적화되어 있다. 그러나, 일반적인 PHY 모듈은 핵심적인 기능을 수행하는 RF IC(Intergrated Circuit), BB IC의 핀(기판 주위에 배치되는 어레이핀)을 위주로 하여 핀에 핵심 칩이 인접되도록 배치한 후 나머지 부품들을 배치 및 배선되도록 설계하므로 RF블록과 I/Q경로 블록 또는 아날로그 블록과 디지털 블록이 혼재되고, 이로 인하여 전자회로 및 배선 사이에 간섭 현상이 발생되는 문제점이 있다. 이렇게 간섭 현상이 발생되면 PHY 모듈의 신호 처리 특성에 열화 현상 및 발진 현상 등의 문제가 초래되며, 특히 UWB와 같이 3GHz이상의 RF신호 대역과 500MHz 이상의 베이스밴드신호 대역의 경우 상호 간섭은 치명적이라고 볼 수 있다. 그 외 기존의 PHY 모듈 상에서 발생되는 문제점에 대하여 살펴보면 다음과 같다. 첫째, PHY 모듈은 다층 기판 구조를 이루며, RF IC 및 BB IC와 같은 칩소자로 전원을 공급하기 위하여 얇은 폭의 선로가 내층으로 배치되고 비아홀(Via hole)을 통하여 각층으로 전원이 분배된다. 이러한 경우, 얇은 폭의 전원 선로는 높은 임피던스 특성을 가지므로 동작 신호의 유입을 차단하는 효과는 있으나 선로에 허용된 전류 용량에 한계가 생기므로 안정적인 전원 공급에 어려움이 생긴다. 예를 들면, 전류의 병목 현상이 있는데, 이는 선로의 폭이 일정치 않은 영역(가령, 외부 공급 라인이 기판의 단자와 연결된 후 소자칩의 전원 패턴과 연결되는 영역 등)에서 전류량이 급격히 변화되어 전원 공급이 불안정해지는 현상이다. 둘째, 소자칩으로 연결되는 전원 선로들 사이에 길이 차이가 있으면 전원의 전위차가 발생될 여지가 있으며 전위차로 인하여 소자칩의 오동작을 유발할 수 있다. 셋째, RF 블록과 BB 블록은 각각 여러 개의 디지털 블록과 아날로그 블록을 포함하는데, 종래 PHY 모듈의 경우 디지털 블록과 아날로그 블록이 섞이어 배치되고, 넓은 그라운드의 면적을 확보하기 위하여 혼재된 디지털 블록과 아날로그 블록을 단일 그라운드에 공통으로 연결하여 사용한다. 이렇게 그라운드를 공통으로 사용함에 따라 디지털 블록에서 발생되는 잡음이 그라운드를 경유하여 아날로그 블록, 특히 RF 아날로그 블록으로 유입되므로 모듈의 신호 특성이 저하되고 스퓨리어스 현상 및 발진 현상이 발생되는 문제가 생기며, 블록 배치의 일관성이 떨어지므로 통신모듈의 사이즈가 증가되는 문제점이 있다. 즉, PHY 통신모듈 내부에서 신호가 전달되는 과정에서 왜곡되면, 정상적인 신호가 수신되더라도 베이스밴드단이나 디지털신호처리단에서 신호를 해석할 수 없게 되므로 이동통신단말기의 송수신 품질이 저하되므로 이에 대한 개선이 절실히 요구되고 있다.