Recently, T-DMB is gaining focus as a candidate of the broadcasting system for the next generation. Compared to the conventional analog TV/radio broadcasting, T-DMB system using digital signal has not only better receiving sensitivity but also enormous advantage of feasibility to implement as the form of mobile device in very small size so as to open new era of TV broadcasting system that enables mobile TV. Meanwhile, System-in-Package (SiP) technology is an attractive solution to realize the T-DMB receiver system in practice. Rather, when dies are stacked in SiP, its size gets even smaller, which makes stacked SiP as one of the best solution to implement mobile T-DMB receiver system.
However, in mixed-mode package that RF block coexists with baseband chip and A/V decoder chip, especially in stacked SiP that RF and digital blocks are not easy to be separated spatially, noise coupling is probable to occur between RF and digital blocks, which degrades RF system’s performance. But, there was no attempt to analyze this issue quantitatively as well as no design guideline. In this thesis, quantitative guideline for noise isolation in T-DMB stacked SiP to meet target performance has been proposed from quantitative analysis of noise coupling’s effect on RF system.
In order to acquire high performance of RF system in T-DMB stacked SiP, noise coupling from adjacent digital lines to RF line should be avoided. To realize it, several issues should be carefully considered. New T-DMB stacked SiP design methodology has been proposed that includes issues on stacked dies’ orientations, RF and digital signal lines’ reference, power/ground network design, and ballmap design.
To prove usefulness of the proposed T-DMB stacked SiP design methodology, two SiPs that one is designed according to the proposed methodology and another is design in the conventional way are manufactured and their performance are measured. Measurement data says that while T-DMB staked SiP designed by the conventional way has receiving sensitivity of less than -80dBm, SiP that designed according to the proposed methodology has greatly advanced receiving sensitivity of over -90dBm.
By the activities above, this master’s thesis proposed T-DMB stacked SiP design methodology successfully. The achievement in this thesis is more valuable in the aspect that the propose methodology can be applied to other mixed-mode SiP design.
차세대 방송 시스템으로 T-DMB는 주목을 받고 있다. 기존의 아날로그식 TV/라디오 방송에 비해, 디지털식인 T-DMB는 수신성능이 뛰어나고 무엇보다 휴대용기기로 작게 구현하는 것이 가능하여 언제 어디서나 개인 단말기를 이용해 TV를 시청할 수 있는 길을 열었다. 한편, SiP기술은 이런 휴대용 T-DMB 수신시스템을 구현하는 기술로 각광받고 있다. Stacked-SiP는 기존의 SiP기술에서 한 발 더 나아가 패키지 내에서 다이를 3차원적으로 쌓음으로써 크기를 더 많이 줄일 수 있어 Stacked-SiP 기술은 T-DMB 수신시스템을 구현하기에 매우 매력적이다.
하지만, RF수신시스템과 Baseband, A/V decoder시스템이 한 패키지내에 공존하는 혼성모드 패키지에서는, 특히 RF부분과 Digital부분을 공간적으로 분리하기 어려운 stacked-SiP의 경우에는, RF부분과 Digital부분사이에 노이즈전달이 일어나기 쉽고, 이는 RF시스템의 성능을 저하시킨다. 하지만 지금까지 이에 대해 정량적인 분석에 대한 시도와 설계에 대한 가이드라인은 없었다. 이 논문에서는 이것에 대한 정량적인 분석을 통하여 목표로 하는 수신성능을 달성하기 위해서는 RF부분과 Digital부분간의 노이즈커플링을 얼마 이하로 줄여야 한다는 가이드라인을 제시하였다.
고성능의 RF성능을 얻기 위해서는 패키지내의 RF시스템에 인접한 Digital시스템의 노이즈가 커플링되는 것을 막아야 한다. 그것을 구현하기 위해서는 여러가지를 고려해야 하는 데, stack하는 다이의 방향의 고려, 민감한 RF시그널의 레퍼런스, 커플링 될 경우 RF시스템에 심각한 영향을 주는 디지털 클럭과 noisy한 IO의 레퍼런스들에 대한 고려 등을 골자로 하는, 새로운 설계 방법론을 제시 하였다.
제시한 SiP 디자인 방법론의 유용성을 증명하기 위해서, 하나는 제안한 설계 방법대로 다른 하나는 기존 방법대로 설계한 두 가지 버전의 T-DMB stacked SiP를 제작해서 이들의 성능을 비교하여 측정하였다. 성능 비교 결과, 기존 방법으로 설계한 T-DMB stacked SiP의 수신성능이 -80dBm도 되지 않은 것에 비해, 본 논문에서 제시된 대로 설계한 SiP는 수신성능이 -90dBm이상으로 향상 된 것을 확인하였다.
이상의 결과로부터, 본 학위 논문은 T-DMB stacked SiP의 설계 방법론을 성공적으로 제시하였으며, 이는 다른 mixed-mode SiP의 설계에도 적용될 수 있어 그 가치는 더욱 더 크다.
