[发明专利]采用硅锗四硅通孔技术的紧凑型3D接收机架构

说明书

设计用于适应各种全球无线电标准的宽带宽无线电系统，更具体地说，涉及一种系统和方法，其包括紧凑型接收机阵列设计，以支持使用硅通孔来增加移动宽带服务的需要，从而将SiGe BiCMOS中的前端模拟功能与CMOS中的后端电路互连。

技术领域

本申请大体涉及被设计为适应各种全球无线电标准的宽带宽无线电系统，并且更具体地涉及采用单循环器、可编程带通采样射频(RF)前端和能够支持所有当前蜂窝无线接入协议频带的优化数字基带组合的蜂窝无线电架构。该系统和方法包括紧凑型接收机阵列设计，用于支持使用硅通孔(TSVs)将SiGe BiCMOS中的前端模拟功能与CMOS中的后端电路互连以增加移动宽带服务的需要。

背景技术

传统蜂窝电话采用不同的模式和操作频带，这些模式和操作频带已经通过将多个不同的无线电前端和基带处理芯片集成到一个平台中而得到硬件的支持，诸如支持全球移动通信(GSM)的三频带或四频带用户手持设备、通用分组无线业务(GPRS)等。已知的蜂窝接收机已经集成了一些天线和基带数据路径，但是用于大规模移动和车载无线电部署的当前技术仍然是多静态信道化方法。这种静态架构严格依赖于窄带滤波器、双工器和标准特定的下变频到中频(IF)级。这种静态的、信道化的方法的主要缺点在于其对不断变化的标准和操作模式缺乏灵活性。随着蜂窝通信行业从2G、3G、4G以及以后的发展，每种新的波形和模式都需要重新设计接收机的RF前端以及扩大基带芯片集功能，因此需要新的手持设备。对于汽车应用来说，这种支持新兴用途的不灵活性极为昂贵，对最终用户来说也是一种滋扰。

从汽车制造商的角度来看，提供可靠的汽车无线接入是具有挑战性的，因为全球各地的蜂窝连接方法和架构各不相同。此外，标准和技术不断变化，并且一般具有比车辆的平均使用寿命快数倍的演变周期。更具体地说，用于车辆无线电的当前RF前端结构被设计用于特定的RF频带。在适当频率上调谐的专用硬件安装在无线电平台，以用于无线电要操作的特定频带。因此，如果蜂窝提供商改变他们的特定频段，则可能有15到20年寿命的先前频带所调谐的特定车辆可能无法在新频带中有效操作。因此，这就要求汽车制造商维持大量的无线电平台、组件和供应商，以支持每个部署的标准，并为蜂窝状态变化提供可升级性的路径，其是一个昂贵且复杂的提议。

已知的软件定义无线电结构通常集中于基带操作以支持多个波形，并且已经假定类似的下变频到基带规范。类似地，对于发射机来说，用于不同频带的并行功率放大器链通常用作支持不同的波形标准。因此，接收机前端结构通常是直接的直接采样或具有适度性能规格的单级混频方法。特别地，由于这样的性能需求还不能使用互补性金属氧化物半导体(CMOS)模拟技术来实现，所以还没有现有应用需要大于110dB的动态范围以及相关联的IP3因子和功率处理要求。如何使用CMOS器件的现有结构实现这些指标尚不明确，因此多位模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)两者的动态范围、灵敏度和多模交织是一个相当困难的问题。

Δ-Σ调制器在数字接收机中变得越来越普遍，因为除了提供宽带高动态范围操作以外，调制器还有许多可调谐参数，使其成为可重构系统的理想选择。特别是Δ-Σ调制器包括一个软件可调谐滤波器，用于噪声整形输入的RF信号。希望能够同时在一种带有Δ-Σ调制器的软件控制无线电中利用SiGe BiCMOS和CMOS两者的各种优点。

发明内容

本发明描述了一种装置，该设备包括由硅锗形成的第一半导体层、由硅形成的第二半导体层、在第一半导体层上形成的第一器件、在第二半导体层上形成的第二器件以及耦合第一装置和第二装置的硅通孔，其中硅通孔穿过第一半导体层和第二半导体层。

本发明的另一方面描述了一种软件可编程无线电，其包括在集成电路的SiGe层上形成的Δ-Σ调制器、在集成电路的硅层上形成的数字信号处理器、将Δ-Σ调制器耦合到数字信号处理器的通孔，其中通孔穿过集成电路的SiGe层和集成电路的硅层。