KR101530491B1

KR101530491B1 - 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩

Info

Publication number: KR101530491B1
Application number: KR1020140106878A
Authority: KR
Inventors: 이창현; 박창근
Original assignee: 숭실대학교산학협력단
Priority date: 2014-08-18
Filing date: 2014-08-18
Publication date: 2015-06-22
Anticipated expiration: 2034-08-18
Also published as: US20160049994A1; JP2016042567A; US9425865B2; JP6099680B2

Abstract

본 발명은 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 데이터 또는 전력의 무선 전달 경로로 사용되는 단일의 안테나와, 입출력 데이터의 유무 정보를 제공하는 회로부와, 상기 회로부와 연결되며, 상기 입출력 데이터의 유무에 따라 제1 또는 제2 레벨의 신호를 출력하는 모드 제어부와, 상기 모드 제어부로부터 상기 제1 레벨의 신호 입력 시에만 활성화되어 상기 회로부와 상기 안테나 사이에서 상기 데이터의 입출력을 처리하는 데이터 통신부, 및 상기 모드 제어부로부터 상기 제2 레벨의 신호 입력 시에만 활성화되어 상기 회로부와 상기 안테나 사이에서 상기 전력의 전달을 처리하는 전력 전달부를 포함하는 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩을 제공한다.
상기 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩에 따르면, 하나의 안테나가 데이터의 무선 송수신 및 전력의 송수신을 모두 수행할 수 있도록 하여, 무선 전력 전송을 위한 추가적인 안테나의 크기를 감소시키거나 추가적인 안테나 전부를 제거할 수 있도록 한다. 따라서 본 발명에 따르면 칩 간 무선 전송을 위한 무선 집적 회로 전체의 크기를 감소시키고 생산 단가를 절감할 수 있다.

Description

칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩{Wireless chip for chip-to-chip wireless transfer}

본 발명은 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 데이터 및 전력의 무선 송수신이 모두 가능한 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩에 관한 것이다.

최근 집적 회로 설계시 설계 면적을 줄이기 위해 복수의 칩을 적층하는 3차원 반도체 기술이 연구되고 있다. 그 중에서 가장 대표적인 TSV(Through Silicon Via) 기술의 경우 기존의 MCP(Multi-Chip Package) 기술과 달리 각 칩 간의 통신이 비아(via)와 범프(bump)를 통해서 이루어진다.

그러나, 이러한 TSV 적층 기술은 칩에 물리적인 구멍을 형성하고 이를 금속성 물질로 채워 넣어 비아를 형성함으로써, 추가적인 반도체 공정에 따른 연구 개발 비용과, 상용화 비용이 증가하는 문제점이 있다. 또한, 이와 같이 형성된 비아는 크랙(Crack)과 같은 문제점으로 인하여 수율을 높이기 위한 많은 노력이 요구되는 단점이 있다. 결국, TSV 적층 기술은 생산 단가의 상승을 초래한다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여, 최근에는 칩 간 무선 통신 기술이 활발히 연구되고 있다. 도 1은 종래에 따른 칩 간 무선 통신 기술의 개념도이다. 적층 구조로 형성된 칩들 간의 무선 데이터 전송을 위하여, 각각의 칩은 안테나를 구비하고 있다. 도 1의 경우 각 칩의 안테나를 자기적 결합(Inductive Coupling)을 유도하는 인덕터로 구성한 것이다.

이러한 도 1은 적층 구조로 형성된 칩 간에 인덕터 형태의 패드를 통하여 자기적 결합(Inductive Coupling)으로 통신한다. 하지만 이와 같은 칩 간 무선 통신 기술의 경우 각 층의 칩에 전원을 공급하기가 어렵고 까다로운 단점이 있다. 따라서 최근에는 데이터뿐만 아니라 전원을 무선 공급할 수 있는 방안이 연구되고 있다.

여기서, 데이터 및 전력의 무선 송수신이 모두 가능하기 위해서는 기본적으로 각 층의 칩마다 전력의 무선 전송을 위한 안테나와, 데이터의 무선 전송을 위한 안테나를 모두 구비하여야 한다.

도 2는 전원 공급을 무선으로 달성하기 위한 적층 구조의 3차원 반도체의 일례를 나타낸다. 설명의 편의를 위해 칩의 좌측에 형성된 패드는 전력용 안테나, 우측에 형성된 패드는 데이터용 안테나인 것으로 가정한다. 여기서, 안테나를 이용한 데이터의 무선 송수신 기능은 일반적인 구성이므로 전력의 무선 전송에 관하여 설명하면 다음과 같다.

칩 간 전력의 무선 전송을 위하여, 서로 적층된 다수의 칩 중에서 최상층 칩의 전력용 안테나는 전력 송신 기능만 있으면 되고, 최하층 칩의 전력용 안테나는 전력 수신 기능만 있으면 되며, 그 사이의 칩들의 전력용 안테나는 전력 송신 및 수신 기능을 모두 포함하도록 구성하면 된다. 물론 최상층과 최하층 칩은 그 역할이 바뀔 수도 있다. 전력의 무선 공급 원리는 다음과 같다.

우선 최상층 칩은 외부로부터 DC 전력을 유선으로 공급받은 다음 이를 다시 AC 전력으로 변환하여 자신의 전력용 안테나를 통해 하부 칩의 안테나로 전송한다. 하부 칩은 다시 그 하부의 칩으로 안테나를 통해 전력을 무선 전송하게 되며 이러한 방법을 통하여 최하층 칩까지 전력이 무선 공급된다. 각각의 칩은 안테나를 통해 수신한 AC 전력을 다시 DC 전력으로 변환한 다음 자신의 구동 전원으로 사용한다.

하지만, 이상과 같이 하나의 칩당 데이터 및 전력 전송을 위한 두 가지 용도의 안테나를 모두 수용하다 보면, 집적 회로의 크기가 증가하게 되며 회로가 복잡해지고 생산 단가가 상승하는 문제점이 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제1392888호(2014.05.08 공고)에 개시되어 있다.

본 발명은 하나의 안테나로 데이터 및 전력의 무선 송수신이 모두 가능하게 하여 집적 회로 전체의 크기를 감소시키고 생산 단가를 절감할 수 있는 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 데이터 또는 전력의 무선 전달 경로로 사용되는 단일의 안테나와, 입출력 데이터의 유무 정보를 제공하는 회로부와, 상기 회로부와 연결되며, 상기 입출력 데이터의 유무에 따라 제1 또는 제2 레벨의 신호를 출력하는 모드 제어부와, 상기 모드 제어부로부터 상기 제1 레벨의 신호 입력 시에만 활성화되어 상기 회로부와 상기 안테나 사이에서 상기 데이터의 입출력을 처리하는 데이터 통신부, 및 상기 모드 제어부로부터 상기 제2 레벨의 신호 입력 시에만 활성화되어 상기 회로부와 상기 안테나 사이에서 상기 전력의 전달을 처리하는 전력 전달부를 포함하는 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩을 제공한다.

여기서, 상기 전력 전달부는, 상기 안테나가 무선 수신한 교류 전력을 전달받아 직류 전력으로 변환하여 상기 회로부에 전원으로 공급하는 전력 수신부에 해당할 수 있다.

또한, 상기 전력 전달부는, 상기 회로부로부터 공급받은 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 안테나로 전달하여 상기 안테나를 통한 무선 전력 전송이 가능하게 하는 전력 송신부에 해당할 수 있다.

또한, 상기 회로부는 제1 단이 상기 모드 제어부의 제1 단과 연결되고, 상기 모드 제어부는 제2 단이 상기 데이터 통신부의 제1 단 및 상기 전력 전달부의 제1 단 간의 접점에 연결되고, 상기 데이터 통신부는 제2 단이 상기 회로부의 제2 단과 연결되고 제3 단이 상기 안테나에 연결되며, 상기 전력 전달부는 제2 단이 상기 회로부의 제3 단과 연결되고 제3 단이 상기 안테나에 연결되어 있을 수 있다.

그리고, 본 발명은 데이터 또는 전력의 무선 전달 경로로 사용되는 단일의 안테나와, 입출력 데이터의 유무 정보와 전력의 송수신 요청 정보를 제공하는 회로부와, 제1 단이 상기 회로부와 연결되며, 상기 입출력 데이터의 유무에 따라 제1 레벨을 가지는 제1 신호 또는 제2 레벨을 가지는 제2 신호를 제2 단을 통해 출력하고, 상기 전력의 수신 또는 송신의 요청에 따라 상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호를 제3 단을 통해 출력하는 모드 제어부와, 상기 제2 단으로부터 상기 제1 신호의 입력 시에만 활성화되어 상기 회로부와 상기 안테나 사이에서 상기 데이터의 입출력을 처리하는 데이터 통신부와, 상기 제2 단으로부터 상기 제2 신호 및 상기 제3 단으로부터 상기 제1 신호가 동시 입력 시에만 활성화되어 상기 회로부와 상기 안테나 사이에서 상기 안테나가 무선 수신한 전력을 상기 회로부에 공급하는 전력 수신부, 및 상기 제2 및 제3 단으로부터 모두 상기 제2 신호가 동시 입력 시에만 활성화되어 상기 회로부와 상기 안테나 사이에서 상기 회로부가 공급한 전력을 상기 안테나로 전달하는 전력 송신부를 포함하는 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩을 제공한다.

여기서, 상기 전력 수신부는, 상기 안테나가 무선 수신한 교류 전력을 전달받아 직류 전력으로 변환하여 상기 회로부에 전원으로 공급하며, 상기 전력 송신부는, 상기 회로부로부터 공급받은 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 안테나로 전달하여 상기 안테나를 통한 무선 전력 전송이 가능하게 할 수 있다.

또한, 상기 회로부는 제1 단이 상기 모드 제어부의 제1 단과 연결되고, 상기 모드 제어부는 제2 단이 상기 데이터 통신부와 상기 전력 수신부 및 상기 전력 송신부 각각의 제1 단 간의 접점에 연결되고 제3 단이 상기 전력 수신부 및 상기 전력 송신부 각각의 제2 단 간의 접점에 연결되며, 상기 데이터 통신부는 제2 단이 상기 회로부의 제2 단과 연결되고 제3 단이 상기 안테나에 연결되고, 상기 전력 수신부와 상기 전력 송신부는 각각의 제3 단이 상기 회로부의 제3 단에 연결되고 각각의 제4 단이 상기 안테나에 연결되어 있을 수 있다.

본 발명에 따른 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩에 따르면, 하나의 안테나가 데이터의 무선 송수신 및 전력의 송수신을 모두 수행할 수 있도록 하여, 무선 전력 전송을 위한 추가적인 안테나의 크기를 감소시키거나 추가적인 안테나 전부를 제거할 수 있도록 한다. 따라서 본 발명에 따르면 칩 간 무선 전송을 위한 무선 집적 회로 전체의 크기를 감소시키고 생산 단가를 절감할 수 있다.

도 1은 종래에 따른 칩 간 무선 통신 기술의 개념도이다.
도 2는 전원 공급을 무선으로 달성하기 위한 적층 구조의 3차원 반도체의 일례를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩의 구성도이다.
도 4 및 도 5는 도 3의 구동 개념을 간단히 나타낸 도면이다.
도 6은 도 3에 의한 전력 및 데이터 송수신 개념을 상세히 나타낸 도면이다.
도 7은 도 2의 경우와 본 실시예에 따른 안테나 패드의 구성을 비교한 예이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩의 구성도이다.
도 9는 도 8의 구동 개념을 간단히 나타낸 도면이다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명은 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩에 관한 것으로서, 3차원 반도체를 구성하는 각각의 칩에서, 하나의 안테나가 데이터 및 전력의 무선 송수신을 모두 가능하게 하는 기법을 제시한다.

본 발명의 실시예는 데이터의 무선 송수신을 위한 안테나를 전력의 무선 송수신을 위한 안테나로도 사용한다. 안테나는 데이터의 송수신이 필요할 때에 데이터를 무선 송수신하는 역할을 수행하고 데이터의 송수신 없이 대기 모드에 있는 동안에는 전력을 무선 송신 또는 수신하는 역할을 수행하도록 구성된다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 관하여 더욱 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩의 구성도이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 칩(100)은 하나의 안테나(110)를 통하여 데이터의 송수신과 전력의 수신을 선택적으로 수행하거나, 데이터의 송수신과 전력의 송신을 선택적으로 수행할 수 있다.

이러한 제1 실시예는 3차원 반도체를 구성하는 각각의 칩 중에서 전력의 송신 또는 수신 중 어느 한 기능만 수행하는 칩에 대해 적용될 수 있다. 예를 들면, 도 2에서 전력의 송신 기능만 가지는 최상층 칩 또는 수신 기능만 가지는 최하층 칩에 적용될 수 있다. 물론 적용 대상이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩(100)은 단일의 안테나(110), 회로부(120), 모드 제어부(130), 데이터 통신부(140), 전력 전달부(150)를 각각 포함한다.

우선, 단일의 안테나(110)는 데이터 또는 전력의 무선 전달 경로로 사용된다.

상기 회로부(120)는 입출력 데이터의 유무 정보를 생성하여 모드 제어부(130)에 제공한다. 이를 위해 회로부(120)의 제1 단은 모드 제어부(130)의 제1 단과 연결되어 있다.

모드 제어부(130)는 상기 입출력 데이터의 유무에 따라 제1 레벨 또는 제2 레벨의 신호(이진 데이터)를 출력한다. 본 실시예에서, 제1 레벨의 신호가 High('1')이면 제2 레벨의 신호는 Low('0')를 나타내고, 제1 레벨의 신호가 Low이면 제2 레벨의 신호는 High를 나타낸다.

이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 레벨의 신호는 High, 제2 레벨의 신호는 Low인 것을 예시한다. 즉, 입출력할 데이터가 있는 경우는 이진 데이터에서 High를 출력하고 입출력할 데이터가 있는 경우는 Low를 출력하는 것으로 가정한다.

모드 제어부(130)의 제2 단은 데이터 통신부(140)의 제1 단 및 전력 전달부(150)의 제1 단 간의 접점에 연결되어 있다. 이에 따라 모드 제어부(130)의 제2 단을 통해 출력되는 신호는 데이터 통신부(140)의 제1 단 및 전력 전달부(150)의 제1 단에 동시에 입력된다.

모드 제어부(130)는 데이터 통신부(140)와 전력 전달부(150) 각각에 대한 활성화/비활성화를 결정하는 신호를 제공한다. 만일, 모드 제어부(130)에서 제1 레벨의 신호(ex, High)가 출력되면, 데이터 통신부(140)는 활성화되는 반면 전력 전달부(150)는 비활성화되고, 제2 레벨의 신호(ex, Low)가 출력되면, 데이터 통신부(140)는 비활성화되는 반면 전력 전달부(150)는 활성화된다.

이에 따라, 데이터 통신부(140)는 모드 제어부(130)로부터 상기 제1 레벨(ex, High)의 신호 입력 시에만 활성화되어 상기 회로부(120)와 상기 안테나(110) 사이에서 상기 데이터의 입출력을 처리할 수 있게 된다.

데이터 통신부(140)의 제2 단은 회로부(120)의 제2 단과 연결되고, 제3 단은 안테나(110)에 연결되어 있다. 따라서, 자신이 활성화된 때에 회로부(120)와 안테나(110) 사이에서 데이터 입출력을 수행할 수 있게 된다.

반면, 전력 전달부(150)는 모드 제어부(130)로부터 제2 레벨(ex, Low)의 신호입력 시에만 활성화되어 상기 회로부(120)와 상기 안테나(110) 사이에서 상기 전력의 전달을 처리한다.

이러한 전력 전달부(150)의 제2 단은 회로부(120)의 제3 단과 연결되고, 제3 단은 안테나(110)에 연결되어 있다. 따라서, 자신이 활성화된 때에 회로부(120)와 안테나(110) 사이에서 전력의 수신 또는 송신이 가능해진다.

만일, 전력 전달부(150)가 전력 수신부로서 기능을 수행하는 경우라면, 이 전력 전달부(150)는 안테나(110)가 외부(ex, 상부 또는 하부 칩)로부터 무선 수신한 교류 전력을 전달받아 직류 전력으로 변환하여 회로부(120)에 전원으로 공급하는 역할을 수행한다.

반대로, 전력 전달부(150)가 전력 송신기로서 기능을 수행하는 경우라면, 이 전력 전달부(150)는 회로부(120)로부터 공급받은 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 안테나(110)로 전달함에 따라, 안테나(110)를 통한 외부(ex, 상부 또는 하부 칩)으로의 무선 전력 전송이 가능하게 하는 역할을 수행한다.

이상 같은 구성에 따라 안테나(110)는 무선으로 데이터를 송수신하는 역할뿐만 아니라, 무선으로 전력을 송신 또는 수신하는 역할을 수행하게 된다.

도 4 및 도 5는 도 3의 구동 개념을 간단히 나타낸 도면이다. 도 4는 전력 전달부(150)가 전력 송신부인 경우이고 도 5는 전력 전달부(150)가 전력 수신부인 경우이다.

각 도면에서 (a)는 도 3에 대응하는 블럭도를 나타내며, (b)는 시간에 따른 모드 전환의 예시를 나타낸다. 도 4의 경우, 하나의 안테나(110)는 데이터 통신부(140) 및 전력 송신부(150a)와 연결되어 있으며, 도 5의 경우 하나의 안테나(110)는 데이터 통신부(140) 및 전력 수신부(150b)와 연결되어 있다.

우선, 도 4는 무선으로 전력을 수신해야 할 필요가 없는 경우의 블럭도를 나타낸다. 도 4의 (b)와 같이, 모드 제어부(130)에서 High 신호가 출력되면 전력 수신부(150a)는 비활성화되고 데이터 통신부(140)는 활성화되어 데이터 송수신 모드로 동작하게 된다. 이후, 모드 제어부(130)에서 Low 신호가 출력되면 데이터 통신부(140)는 비활성화되고 전력 송신부(150a)는 활성화되면서 전력 송신 모드로 전환되게 된다.

도 5는 무선으로 전력을 송신해야 할 필요가 없는 경우의 블럭도를 나타낸다. 이러한 도 5의 경우 역시 도 4와 마찬가지의 원리를 가지며 전력 송신 모드 대신 전력 수신 모드로 동작하게 된다.

도 6은 도 3에 의한 전력 및 데이터 송수신 개념을 상세히 나타낸 도면이다. 도 6의 (a)는 안테나의 전압, (b)는 데이터 통신부의 활성화 상태 정보, (c)는 시간에 따른 전력 전달부의 활성화 상태 정보를 시간에 따라 나타낸 것이다.

우선, 입출력할 데이터가 없는 경우, 모드 제어부(130)는 Low 신호를 출력한다. 그러면 데이터 통신부(140)는 상기 Low 신호에 의해 Disable 상태가 된다. 이러한 경우 데이터 통신부(140)의 출력은 안테나(110)로 전달되지 않는다.

반면, 전력 전달부(150)는 모드 제어부(130)의 Low 신호에 의해 Enable 상태가 되어 전력 전달을 수행한다. 전력 전달 구간(Power Transfer) 동안 안테나(110)는 교류 형태의 전력을 전송한다.

다음, 입출력할 데이터가 있는 경우 모드 제어부(130)는 High 신호를 출력한다. 물론, high 신호는 신호가 있음을 알리는 전단의 Preembole 신호를 포함하는 개념에 해당될 수 있다. 이러한 데이터 통신부(140)는 Enable 되어 안테나(110)를 통한 데이터의 송수신이 가능하게 된다. 반면, 전력 전달부(150)는 Disable 상태가 되어 전력 전달을 수행할 수 없게 된다.

도 6의 (a)에서 데이터 통신 구간(Data Communication)에서 나타난 두 신호 A,B는 차동 신호를 의미하는데, 이는 내부 디지털 회로가 차동 구조로 형성된 경우에 해당한다.

이상과 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 무선 전력 전송의 기능은 기존의 무선 데이터 송수신용 안테나(혹은 코일)을 그대로 사용하되, 데이터 송수신이 없는 구간에서는 해당 데이터 송수신용 안테나를 통해 데이터의 무선 송수신 대신에 전력을 무선 송수신하면 되므로, 기존에 무선 전력 전송을 위한 안테나(혹은 코일)의 개수를 줄이거나 아예 제거할 수도 있다.

도 7은 도 2의 경우와 본 실시예에 따른 안테나 패드의 구성을 비교한 예이다. 도 7의 (a)와 같이 기존의 경우는 하나의 칩 상에 데이터 무선 송수신을 위한 안테나(PAD for Signal)와 전력 무선 송수신을 위한 안테나(PAD for Power)를 개별적으로 형성하여야 한다.

여기서 디지털 집적 회로(IC)는 일반적으로 복수의 송수신부가 존재하는데 도 7의 (a)와 같이 칩 간 무선 통신을 적용한 3차원 반도체도 또한 하나의 집적 회로(칩)에 복수의 송수신 안테나 패드가 존재할 수 있다. 다만, 도 7의 (a)와 같은 기존의 경우는 신호 송수신용 패드와 전력 송수신용 패드를 서로 별개로 배치하여 사용하고 있다.

하지만, 본 실시예에 따른 (b)의 경우는 기존의 데이터 무선 송수신을 위한 안테나를 전력 무선 송수신을 위한 안테나 용도로 함께 사용할 수 있어서, 즉 하나의 안테나로 데이터 무선 송수신 및 전력 무선 송수신을 모두 수행할 수 있어서, 요구되는 PAD의 개수가 최대 절반으로 줄어들 수 있게 된다. 이와 같이 패드의 개수가 줄어들게 되면 전체 칩(집적 회로)의 면적 또한 줄일 수 있으며 생산 단가를 절감할 수 있는 이점이 있다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩의 구성도이다. 이러한 제2 실시예는 앞서 제1 실시예와 유사한 개념을 가진다. 즉, 제2 실시예의 무선 칩은 하나의 안테나를 통하여 데이터의 송수신, 전력의 수신, 또는 전력의 송신을 선택적으로 수행할 수 있다.

이러한 제2 실시예는 3차원 반도체를 구성하는 각각의 칩 중에서 전력의 송신과 수신을 모두 수행하는 칩에 대해 적용될 수 있다. 예를 들면, 도 2에서 전력의 송신 및 수신 기능을 모두 가지는 중간층의 칩에 적용될 수 있다. 물론 적용 대상이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩(200)은 단일의 안테나(210), 회로부(220), 모드 제어부(230), 데이터 통신부(240), 전력 수신부(250), 전력 송신부(260)를 각각 포함한다.

우선, 단일의 안테나(210)는 데이터 또는 전력의 무선 전달 경로로 사용된다.

회로부(220)는 입출력 데이터의 유무 정보와 전력의 송수신 요청 정보를 모드 제어부(230)에 제공한다. 이를 위해 회로부(220)의 제1 단은 모드 제어부(230)의 제1 단과 연결되어 있다.

모드 제어부(230)는 상기 입출력 데이터의 유무에 따라 제1 레벨을 가지는 제1 신호(ex, High) 또는 제2 레벨을 가지는 제2 신호(ex, Low)를 제2 단을 통해 출력하고, 상기 전력의 수신 또는 송신의 요청에 따라 제1 신호(ex, High) 또는 제2 신호(ex, Low)를 제3 단을 통해 출력한다.

즉, 모드 제어부(230)는 제2 단을 통해서는 입출력 유무에 따른 이진 데이터를 출력한다. 예를 들어, 입출력할 데이터가 있으면 제2 단을 통하여 제1 신호(ex, High)를 출력하고, 그렇지 않은 경우는 제2 신호(ex, Low)를 출력한다.

또한, 모드 제어부(230)는 제3 단을 통해서는 전력의 수신 또는 송신의 요청에 따른 이진 데이터를 출력한다. 예를 들어, 전력의 수신 요청이 있으면 제3 단을 통하여 제1 신호(ex, High)를 출력하고, 그렇지 않은 경우는 제2 신호(ex, Low)를 출력한다.

여기서, 모드 제어부(230)의 제2 단은 데이터 통신부(240)와 전력 수신부(250) 및 전력 송신부(260) 각각의 제1 단 간의 접점에 연결되어 있다. 따라서, 모드 제어부(230)의 제2 단을 통해 출력되는 신호는 데이터 통신부(240)의 제1 단, 전력 수신부(250)의 제1 단, 그리고 전력 송신부(260)의 제1 단에 동시에 입력된다.

또한, 모드 제어부(230)의 제3 단은 전력 수신부(250) 및 전력 송신부(260) 각각의 제2 단 간의 접점에 연결되어 있다. 따라서, 모드 제어부(230)의 제3 단을 통해 출력되는 신호는 전력 수신부(250)의 제1 단과 전력 송신부(260)의 제1 단에 동시에 입력된다.

이러한 모드 제어부(230)는 제2 단 및 제3 단을 통해 출력되는 신호를 이용하여, 데이터 통신부(240), 전력 수신부(250), 전력 송신부(260) 각각에 대한 활성화/비활성화를 결정한다.

만일, 모드 제어부(230)의 제2 단을 통하여 제1 신호(ex, High)가 출력되면, 데이터 통신부(240)는 활성화되는 반면 전력 수신부(250)와 전력 송신부(260)는 비활성화된다. 이러한 데이터 통신부(240)의 활성화 여부는 오로지 제2단의 신호에 의해 결정되며 제3 단을 통해 출력되는 신호와는 전혀 무관하다.

반대로, 모드 제어부(230)의 제2 단을 통하여 제2 신호(ex, Low)가 출력되면, 데이터 통신부(240)는 비활성화된다. 이때, 전력 수신부(250)와 전력 송신부(260)의 활성화 여부는 모드 제어부(230)의 제3 단의 신호에 의해 결정된다. 즉, 모드 제어부(230)의 제3 단의 신호가 제1 신호(ex, High)이면 전력 수신부(250)가 활성화되고, 제2 신호(ex, Low)이면 전력 송신부(260)가 활성화된다.

즉, 데이터 통신부(240)는 모드 제어부(230)의 제2 단으로부터 제1 신호벨(ex, High)의 입력 시에만 활성화되어, 상기 회로부(220)와 상기 안테나(210) 사이에서 상기 데이터의 입출력을 처리할 수 있게 된다. 데이터 통신부(240)의 제2 단은 회로부(220)의 제2 단과 연결되고, 제3 단은 상기 안테나(210)에 연결되어 있기 때문에, 자신이 활성화된 때에 회로부(220)와 안테나(210) 사이에서 데이터 입출력을 수행할 수 있게 된다.

전력 수신부(250)는 모드 제어부(230)의 제2 단으로부터 제2 신호(ex, Low) 및 제3 단으로부터 제1 신호(ex, High)가 동시 입력 시에만 활성화되어, 상기 회로부(220)와 안테나(210) 사이에서 안테나(210)가 무선 수신한 전력을 회로부(220)에 공급하는 것이 가능해진다.

전력 수신부(250)의 제3 단은 회로부(220)의 제3 단과 연결되고, 제4 단은 안테나(210)에 연결되어 있다. 따라서, 자신이 활성화된 때에 회로부(220)와 안테나(210) 사이에서 전력의 수신이 가능해진다. 즉, 전력 수신부(250)는 안테나(210)가 무선 수신한 교류 전력을 전달받아 직류 전력으로 변환하여 상기 회로부(220)에 전원으로 공급한다.

전력 송신부(260)는 모드 제어부(230)의 제2 단으로부터 제2 신호(ex, Low) 및 제3 단으로부터 제2 신호(ex, Low)가 동시 입력 시에만 활성화되어, 상기 회로부(220)와 안테나(210) 사이에서 회로부(220)가 공급한 전력을 안테나(210)로 전달하는 것이 가능해진다.

이러한 전력 송신부(260)의 제3 단은 회로부(220)의 제3 단과 연결되고, 제4 단은 안테나(210)에 연결되어 있다. 따라서, 자신이 활성화된 때에 회로부(220)와 안테나(210) 사이에서 전력의 송신이 가능해진다. 즉, 전력 송신부(260)는 회로부(220)로부터 공급받은 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 안테나(210)로 전달하여 안테나(210)를 통한 무선 전력 전송이 가능하게 한다.

도 9는 도 8의 구동 개념을 간단히 나타낸 도면이다. 도 9의 (a)는 도 8의 구성을 간단히 나타낸 블럭도이고, (b)는 시간에 따른 모드 전환의 예시를 나타낸다.

도 9의 (a)와 같이 하나의 안테나(210)는 데이터 통신부(240), 전력 수신부(250) 및 전력 송신부(260)와 연결되어 있다. 여기서, 도 9의 (b)와 같이, 모드 제어부(230)의 제2 단에서 High 신호가 출력되면 전력 수신부(250) 및 전력 송신부(260)는 비활성화되고 데이터 통신부(240)만이 활성화되어 데이터 송수신 모드로 동작하게 된다. 이후, 모드 제어부(230)의 제2단에서 Low 신호가 출력되면 데이터 통신부(240)는 비활성화된다. 다만, 이때 전력 수신부(250)와 전력 송신부(260)의 활성화 여부는 모드 제어부(230)의 제3단의 신호에 의해 결정된다.

즉, 모드 제어부(230)의 제2단에서 Low 신호가 출력되는 동시에 제3단에서 High 신호가 출력되면, 전력 송신부(260)는 비활성화되고 전력 수신부(250)는 활성화되어 전력 수신 모드로 전환되게 된다. 또한, 모드 제어부(230)의 제2단에서 Low 신호가 출력되는 동시에 제3단에서도 Low 신호가 출력되면, 전력 수신부(250)는 비활성화되고 전력 송신부(260)는 활성화되어 전력 송신 모드로 전환되게 된다.

이상과 같이, 제2 실시예의 경우, 무선으로 데이터를 송수신하는 경우는 전력 수신부(250)와 전력 송신부(260)가 비활성화되고, 무선으로 데이터를 송수신하지 않는 경우에는 전력 수신부(250) 혹은 전력 송신부(260)가 선택적으로 활성화 되도록 하여, 하나의 안테나(210)가 무선으로 전력을 송수신하는 역할을 수행함과 동시에 무선으로 데이터의 송수신하는 역할도 함께 수행할 수 있도록 한다.

이상과 같은 본 발명에 따른 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩에 따르면, 하나의 안테나가 데이터의 무선 송수신 및 전력의 송수신을 모두 수행할 수 있도록 하여, 무선 전력 전송을 위한 추가적인 안테나의 크기를 감소시키거나 추가적인 안테나 전부를 제거할 수 있도록 한다. 따라서 본 발명에 따르면 칩 간 무선 전송을 위한 무선 집적 회로 전체의 크기를 감소시키고 생산 단가를 절감할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100,200: 무선 칩
110,210: 안테나 120,220: 회로부
130,230: 모드 제어부 140,240: 데이터 통신부
150: 전력 전달부 250: 전력 수신부
260: 전력 송신부

Claims

데이터 또는 전력의 무선 전달 경로로 사용되는 단일의 안테나;
입출력 데이터의 유무 정보를 제공하는 회로부;
상기 회로부와 연결되며, 상기 입출력 데이터의 유무에 따라 제1 또는 제2 레벨의 신호를 출력하는 모드 제어부;
상기 모드 제어부로부터 상기 제1 레벨의 신호 입력 시에만 활성화되어 상기 회로부와 상기 안테나 사이에서 상기 데이터의 입출력을 처리하는 데이터 통신부; 및
상기 모드 제어부로부터 상기 제2 레벨의 신호 입력 시에만 활성화되어 상기 회로부와 상기 안테나 사이에서 상기 전력의 전달을 처리하는 전력 전달부를 포함하는 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩.
청구항 1에 있어서,
상기 전력 전달부는,
상기 안테나가 무선 수신한 교류 전력을 전달받아 직류 전력으로 변환하여 상기 회로부에 전원으로 공급하는 전력 수신부에 해당하는 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩.
청구항 1에 있어서,
상기 전력 전달부는,
상기 회로부로부터 공급받은 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 안테나로 전달하여 상기 안테나를 통한 무선 전력 전송이 가능하게 하는 전력 송신부에 해당하는 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩.
청구항 1에 있어서,
상기 회로부는 제1 단이 상기 모드 제어부의 제1 단과 연결되고,
상기 모드 제어부는 제2 단이 상기 데이터 통신부의 제1 단 및 상기 전력 전달부의 제1 단 간의 접점에 연결되고,
상기 데이터 통신부는 제2 단이 상기 회로부의 제2 단과 연결되고 제3 단이 상기 안테나에 연결되며,
상기 전력 전달부는 제2 단이 상기 회로부의 제3 단과 연결되고 제3 단이 상기 안테나에 연결되어 있는 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩.
데이터 또는 전력의 무선 전달 경로로 사용되는 단일의 안테나;
입출력 데이터의 유무 정보와 전력의 송수신 요청 정보를 제공하는 회로부;
제1 단이 상기 회로부와 연결되며, 상기 입출력 데이터의 유무에 따라 제1 레벨을 가지는 제1 신호 또는 제2 레벨을 가지는 제2 신호를 제2 단을 통해 출력하고, 상기 전력의 수신 또는 송신의 요청에 따라 상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호를 제3 단을 통해 출력하는 모드 제어부;
상기 제2 단으로부터 상기 제1 신호의 입력 시에만 활성화되어 상기 회로부와 상기 안테나 사이에서 상기 데이터의 입출력을 처리하는 데이터 통신부;
상기 제2 단으로부터 상기 제2 신호 및 상기 제3 단으로부터 상기 제1 신호가 동시 입력 시에만 활성화되어 상기 회로부와 상기 안테나 사이에서 상기 안테나가 무선 수신한 전력을 상기 회로부에 공급하는 전력 수신부; 및
상기 제2 및 제3 단으로부터 모두 상기 제2 신호가 동시 입력 시에만 활성화되어 상기 회로부와 상기 안테나 사이에서 상기 회로부가 공급한 전력을 상기 안테나로 전달하는 전력 송신부를 포함하는 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩.
청구항 5에 있어서,
상기 전력 수신부는,
상기 안테나가 무선 수신한 교류 전력을 전달받아 직류 전력으로 변환하여 상기 회로부에 전원으로 공급하며,
상기 전력 송신부는,
상기 회로부로부터 공급받은 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 안테나로 전달하여 상기 안테나를 통한 무선 전력 전송이 가능하게 하는 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩.
청구항 5에 있어서,
상기 회로부는 제1 단이 상기 모드 제어부의 제1 단과 연결되고,
상기 모드 제어부는 제2 단이 상기 데이터 통신부와 상기 전력 수신부 및 상기 전력 송신부 각각의 제1 단 간의 접점에 연결되고 제3 단이 상기 전력 수신부 및 상기 전력 송신부 각각의 제2 단 간의 접점에 연결되며,
상기 데이터 통신부는 제2 단이 상기 회로부의 제2 단과 연결되고 제3 단이 상기 안테나에 연결되고,
상기 전력 수신부와 상기 전력 송신부는 각각의 제3 단이 상기 회로부의 제3 단에 연결되고 각각의 제4 단이 상기 안테나에 연결되어 있는 칩 간 무선 전송을 위한 무선 칩.