Page 13 - System on Package_ Miniaturization of the Entire System

Contents xi

4.5 Design Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
4.5.1 Synthesis of Embedded RF Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
4.5.2 Modeling of Signal and Power Delivery
Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
4.5.3 Rational Functions, Network Synthesis,
and Transient Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
4.5.4 Design for Manufacturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
4.6 Coupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
4.6.1 Analog-to-Analog Coupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
4.6.2 Digital-to-Analog Coupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
4.7 Decoupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
4.7.1 Need for Decoupling in Digital Applications . . . . . . . . . 228
4.7.2 Issues with SMD Capacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
4.7.3 Embedded Decoupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
4.7.4 Characterization of Embedded Capacitors . . . . . . . . . . . 235
4.8 Electromagnetic Bandgap (EBG) Structures . . . . . . . . . . . . . . . . 239
4.8.1 Analysis and Design of EBG Structures . . . . . . . . . . . . . . 242
4.8.2 Application of EBGs in Power Supply Noise
Suppression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
4.8.3 Radiation Analysis of EBGs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
4.9 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
5 Radio Frequency System-on-Package (RF SOP) . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
5.2 RF SOP Concept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
5.3 Historical Evolution of RF Packaging Technologies . . . . . . . . . . 265
5.4 RF SOP Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
5.4.1 Modeling and Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
5.4.2 RF Substrate Materials Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . 268
5.4.3 Antennas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
5.4.4 Inductors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
5.4.5 RF Capacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
5.4.6 Resistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
5.4.7 Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
5.4.8 Baluns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
5.4.9 Combiners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
5.4.10 RF MEMS Switches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
5.4.11 RFIDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
5.5 Integrated RF Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
5.5.1 WLAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
5.5.2 Intelligent Network Communicator (INC) . . . . . . . . . . . 310
5.6 Future Trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312
Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314