用于降低集成電路(ic)中的磁耦合的系統(tǒng)、以及相關(guān)組件和方法
【專利說明】用于降低集成電路（1C)中的磁耦合的系統(tǒng)、以及相關(guān)組件 和方法
[0001] 優(yōu)先權(quán)要求
[0002] 本申請要求2013年6月4日提交并題為"SYSTEM FOR REDUCING MAGNETIC COUPLING IN INTEGRATED CIRCUITS(ICs)AND RELATED COMPONENTS AND METHODS(用于 降低集成電路（IC)中的磁耦合的系統(tǒng)以及相關(guān)組件和方法）"美國臨時專利申請序列號 61/830, 718的優(yōu)先權(quán)，其通過引用被全部納入于此。
[0003] 本申請還要求2013年9月6日提交并題為"SYSTEM FOR REDUCING MAGNETIC COUPLING IN INTEGRATED CIRCUITS(ICs)AND RELATED COMPONENTS AND METHODS(用 于降低集成電路（IC)中的磁耦合的系統(tǒng)以及相關(guān)組件和方法）"美國專利申請序列號 14/019, 821的優(yōu)先權(quán)，其通過引用被全部納入于此。
[0004] 背景
[0005] I.公開領(lǐng)域
[0006] 本公開的技術(shù)一般涉及集成電路（1C)，并且尤其涉及降低1C中的組件之間的磁 耦合。 N.【背景技術(shù)】
[0007] 移動通信設(shè)備在當(dāng)前社會已變得普及。這些移動設(shè)備的盛行部分地是通過目前在 此類設(shè)備上實(shí)現(xiàn)的許多功能來推動的。對此類功能的需求提高了處理能力要求并產(chǎn)生了對 更大功率的電池的需要。在移動通信設(shè)備的外殼的有限空間內(nèi)，電池與處理電路系統(tǒng)競爭。 對用于組件的空間的競爭以及其他因素對該電路系統(tǒng)內(nèi)的組件的持續(xù)小型化作出貢獻(xiàn)。
[0008] 組件的小型化影響到處理電路系統(tǒng)的所有方面，包括存儲器晶體管以及該處理電 路系統(tǒng)中的其他無功元件。雖然移動通信設(shè)備中的組件的小型化因電話變得較小且較輕并 具有較長的電池時間而容易使消費(fèi)者欣賞，但小型化壓力不限于移動通信設(shè)備。其他計算 設(shè)備（諸如臺式計算機(jī)）也嘗試通過小型化來增加可用的存儲器和處理功率。
[0009] 與這些小型化目標(biāo)同時地，無線通信工業(yè)在繼續(xù)向著為消費(fèi)者提供盡可能多的帶 寬而努力。為了這一目的，許多無線承運(yùn)商已經(jīng)為當(dāng)代通信采納了載波聚集策略。即，無 線承運(yùn)商（諸如AT& TRJ可以擁有對于特定地理區(qū)域中的兩個頻帶（例如，約700MHz和 2GHz)的權(quán)限。為了使可用帶寬最大化，無線承運(yùn)商可以將這兩個頻率同時用于單個通信 流。盡管將這兩個頻帶用于單個通信流確實(shí)增加了能被提供到最終用戶的數(shù)據(jù)量，但是也 有并發(fā)問題，因?yàn)楸挥脕韨魉蛿?shù)據(jù)的每個頻率在諧波頻率處產(chǎn)生了噪聲。在AT& T?示例 中，700MHz傳輸在2. 1GHz處產(chǎn)生了諧波，該諧波可以干擾在2GHz頻率處廣播的數(shù)據(jù)。在此 類情境中，共用器能夠被提供以處理在載波聚集系統(tǒng)中所攜載的信號。在使用此類載波聚 集系統(tǒng)的設(shè)備的芯片組中，共用器通常被插入到天線與調(diào)諧器（或者射頻（RF)開關(guān)）之間 來提供頻帶之間的隔離以確保高性能。通常，共用器設(shè)計包括用于提供濾波的電感器和電 容器。共用器能夠通過使用具有高品質(zhì)（Q)因數(shù)的電感器和電容器來獲得高性能?？赏ㄟ^ 測量特定頻率處的插入損耗和抑制（例如，以分貝（dB)來表達(dá)的量）來量化共用器性能。
[0010] 當(dāng)小型化目標(biāo)被施加于包含不止一個電感器的元件（諸如共用器）時，這些電感 器經(jīng)常是被定位成互相緊鄰。這些電感器的緊鄰可能結(jié)果導(dǎo)致這些電感器之間的磁耦合。 在絕大多數(shù)情形中，這種磁耦合結(jié)果導(dǎo)致該電路的隔離和性能上的降低。
[0011] 公開概沐
[0012] 本詳細(xì)描述中所公開的實(shí)施例包括用于降低集成電路（1C)中的磁耦合的系統(tǒng)。 還公開了相關(guān)組件和方法。本文中所公開的示例性1C包括多個電感器。每個電感器生成 具有可辨別通量軸的磁通量。為了降低這些電感器之間的磁耦合，這些通量軸被設(shè)計成相 互之間非平行。特別地，通過使得這些電感器的通量軸互相非平行，這些電感器之間的磁耦 合相對于諸通量軸平行的情境而言被降低。這種安排尤其合適于用在具有低通和高通濾波 器的共用器中。
[0013] 就這一點(diǎn)而言，在一個實(shí)施例中，公開了三維（3D)IC(3DIC)內(nèi)的共用器。該共用 器包括具有第一通量軸的第一電感器，并且該第一電感器包括3D電感器。該共用器還包括 具有第二通量軸的第二電感器，其中該第一通量軸與第二通量軸是不平行的。
[0014] 在另一實(shí)施例中，公開了 3DIC內(nèi)的共用器。該共用器包括用于提供具有第一通量 軸的電感的第一裝置。該共用器還包括用于提供具有第二通量軸的電感的第二裝置，其中 該第一通量軸與第二通量軸是不平行的。
[0015] 在另一實(shí)施例中，公開了一種設(shè)計3DIC中的共用器的方法。該方法包括將第一電 感器放置在該共用器中，其中該第一電感器具有第一通量軸。該方法還包括將第二電感器 放置在該共用器中，其中該第二電感器具有不平行于第一通量軸的第二通量軸，從而相對 于其中第一和第二通量軸平行的情境而言降低第一電感器與第二電感器之間的磁耦合。
[0016] 附圖簡沐
[0017] 圖1A是示例性常規(guī)共用器的示意圖；
[0018] 圖1B是圖1A的共用器的典型頻率響應(yīng)的曲線圖；
[0019] 圖1C是采用共用器的示例性無線電收發(fā)機(jī)的示意圖；
[0020] 圖2是在突出顯示的電感器之間具有磁耦合的替換性常規(guī)共用器設(shè)計。
[0021] 圖3是實(shí)施具有所解說的通量軸的圖2的常規(guī)共用器設(shè)計的三維（3D)集成電路 (IC) (3DIC)的頂視圖。
[0022] 圖4是圖3的常規(guī)共用器設(shè)計的示例性頻率響應(yīng)的曲線圖。
[0023] 圖5是具有根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的具有所解說的非平行通量軸的共用器 電路的3DIC的頂視圖；
[0024] 圖6是圖5的共用器的示例性頻率響應(yīng)的曲線圖；
[0025] 圖7是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的替換性電感器安排的頂視圖；以及
[0026] 圖8是可包括圖5的共用器的示例性的基于處理器的系統(tǒng)的框圖。
[0027] 詳細(xì)描沐
[0028] 現(xiàn)在參照附圖，描述了本公開的若干示例性實(shí)施例。措辭"示例性"在本文中用于 表示"用作示例、實(shí)例或解說"。本文中描述為"示例性"的任何實(shí)施例不必被解釋為優(yōu)于或 勝過其他實(shí)施例。
[0029] 詳細(xì)描述中所公開的實(shí)施例包括用于降低集成電路（1C)中的磁耦合的系統(tǒng)。還 公開了相關(guān)組件和方法。1C具有多個電感器。每個電感器生成具有可辨別軸的磁通量。為 了降低電感器之間的磁耦合，通量軸被設(shè)計成非平行的。特別地，通過使得這些電感器的通 量軸互相非平行，這些電感器之間的磁耦合相對于其中諸通量軸平行的情境而言被降低。 這種安排尤其合適于用在具有低通和高通濾波器的共用器中。
[0030] 三維（3D) IC(3DIC)的出現(xiàn)允許了各種各樣的電路創(chuàng)新，包括3D電感器。例如，在 具有低通濾波器和高通濾波器的共用器中，可以有數(shù)個電感器（例如，典型情況下為每濾 波器有一個或兩個電感器）并且這些電感器由于小型化的壓力而被相對緊鄰地放置。如果 磁耦合發(fā)生，那么帶阻中的抑制可能會被減少。如果抑制被減少得太多的話，則該共用器可 能不能夠滿足設(shè)計準(zhǔn)則。不像二維（2D)電感器（其具有由該2D電感器的平面固定的不可 改變的通量軸）的是，3D電感器在設(shè)計過程期間可以被選擇性地安排以變動電感器的諸通 量軸相對于彼此而言的相對方向。特別地，通過使得電感器的通量軸互相非平行，電感器之 間的磁耦合相對于其中通量軸平行的情境而言被降低。電感器的選擇性定位十分適合于使 用于在高通濾波器的電感器與低通濾波器的電感器之間應(yīng)當(dāng)具有最低程度的耦合的共用 器中。
[0031] 在提出具有本公開的電感器布局的1C的示例性實(shí)施例之前，參考圖1A-4提供了 一些常規(guī)共用器以及其頻率響應(yīng)的簡要綜述。根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的具有多個具備 非平行通量軸的電感器的3DIC的實(shí)施例在以下參考圖5開始。
[0032] 就這一點(diǎn)而言，圖1A是包括第一端口 12、第二端口 14和天線端口 16的常規(guī)共用 器10的示意圖?？梢蕴峁┤ネ拥?8的附加端口。在第一端口 12與天線端口 16之間是 高通（HP)濾波器20。類似地，在第二端口 14與天線端口 16之間是低通（LP)濾波器22。 HP濾波器20包括第一 HP電容器24、第二HP電容器26、第三HP電容器28和HP電感器30。 第三HP電容器28和HP電感器30-起定義了帶阻的陷波頻率。注意，本文中所描述的電 感器有時被稱為用于電感應(yīng)的裝置。類似地，所描述的電容器有時在本文中被稱為用于提 供電容的裝置。
[0033] 繼續(xù)參考圖1A，LP濾波器22包括第一 LP電感器32、第二LP電感器34、第三LP 電感器36和LP電容器38。第一 LP電感器32和LP電容器38 -起定義了帶阻