了得網工業技術_芯片及繫統的電源完整性建模與設計

編輯推薦

本書是有關電源完整性設計扣建模方面的一部豐富而又生動的指南。
為了成功設計高速繫統封裝和電路板，信號完整性工程師、封裝設計師及繫統設計師需要理解電源完整性問題。從基礎知識到高級應用所需了解的各個細節，都包括在本書之中。
本書通過真實的案例分析和可下載的軟件實例，描述了當今高效電源分配和嗓聲*小化的設計與建模的前沿技術。
書中詳細介紹了電源分配設計的核心概念；繫統比較了噪聲建摸的領先技術，同時把這些技術聯繫到特殊的應用。範圍所及從*簡單的實例（運用分析方程計算電源噪聲）直到*復雜的繫統級應用。
介紹了電源配送網絡組成部件、分析技術、測量技術及建模需求。
詳盡解釋了電源／地平面建模，包括平面特性、集總模型、基於分布電路的方案等。
提供了詳盡的同時開關噪聲建模，包括使用時域和頻域分析來建模返回電流。
介紹了幾種先進的時域仿真技術，例如宏模型，並討論了它們的優缺點。
展示建模技術在多種高級案例中的應用，包括高速服務器、高速差分信令、芯片封裝分析、材料特性、嵌入去耦電容器和電磁帶隙結構等。
通過給出繫統級的討論和實例，使得本書成為研究電源完整性的師生和專家的手冊，其中包括電子工程師、繫統設計師、信號完整性工程師及材料工程師。對於研發高速繫統分析軟件的工程師，本書同樣也非常有用。

內容簡介

本書是有關電源完整性設計和建模方面的一部豐富而又生動的指南。書中通過真實的案例分析和可下載的軟件實例，描述了當今高效電源分配和噪聲小化的設計與建模的前沿技術。作者介紹了電源配送網絡組成部件、分析技術、測量技術及建模需求；詳盡解釋了電源／地平面建模，包括平面特性、集總模型、基於分布電路的方案等；介紹了幾種先進的時域仿真技術（例如宏模型），並討論了它們的優缺點；此外還展示了建模技術在多種高級案例中的應用，包括高速服務器、高速差分信令、芯片封裝分析、材料特性、嵌入去耦電容器和電磁帶隙結構等。
本書可作為研究電源完整性的電子工程師、繫統設計師、信號完整性工程師、材料工程師等技術專家及相關專業師生的參考資料；對於研發高速繫統分析軟件的工程師，同樣也會從書中受益。

作者簡介

Madhavan Swaminathan美國喬治亞理工學院電氣與計算機工程學院的電子學Joseph M.Pettit教授，同時也是該校封裝研究中心的副主任。Swaminathan教授與他人創立的Jacket Micro Devices公司，在無線專用集成射頻模塊領域處於領先地位。他曾在iBM公司研究超級計算機的封裝設計。

第1章基本概念
1.1 引言
1.1.1 晶體管的功能
1.1.2 電源配送中的問題
1.1.3 電源配送在微處理器和IC中的重要性
1.1.4 電源配送網絡
1.1.5 電源供電中的跳變
1.2 電源配送的簡單關繫
1.2.1 內核電路
1.2.2 I／O電路
1.2.3 SSN產生的時延
1.2.4 SSN影響時序和電壓容限
1.2.5 電容器與電流的關繫
1.3 PDN的設計第1章基本概念
1.1 引言
1.1.1 晶體管的功能
1.1.2 電源配送中的問題
1.1.3 電源配送在微處理器和IC中的重要性
1.1.4 電源配送網絡
1.1.5 電源供電中的跳變
1.2 電源配送的簡單關繫
1.2.1 內核電路
1.2.2 I／O電路
1.2.3 SSN產生的時延
1.2.4 SSN影響時序和電壓容限
1.2.5 電容器與電流的關繫
1.3 PDN的設計
1.3.1 目標阻抗
1.3.2 阻抗和噪聲電壓
1.4 PDN的組成部件
1.4.1 穩壓器
1.4.2 旁路或去耦電容器
1.4.3 封裝和電路板中的平面
1.4.4 片上電源分配
1.4.5 PDN中的部件
1.5 PDN分析
1.5.1 單節點分析
1.5.2 分布式分析
1.6 芯片一封裝反諧振：實例
1.7 高頻測量
1.7.1 阻抗測量
1.7.2 自阻抗測量
1.7.3 轉移阻抗測量
1.7.4 完全消除探針電感的阻抗測量
1.8 以平面為參考的信號線
1.8.1 作為傳輸線的信號線
1.8.2 傳輸線參數與SSN的關繫
1.8.3 SSN與返回路徑突變的關繫
1.9 PDN建模方法學
1.10 總結
參考文獻
第2章平面建模
2.1 引言
2.2 平面的特性
2.2.1 頻域
2.2.2 時域
2.2.3 二維平面
2.3 采用局部電感的集總模型
2.3.1 提取電感和電阻矩陣
2.4 基於分布式電路的方法
2.4.1 傳輸線建模
2.4.2 傳輸矩陣法
2.件的頻率相關特性
2.4.4 平面間隙建模
2.5 離散化平面模型
2.5.1 有限差分法
2.5.2 有限時域差分法
2.5.3法
2.6 解析法
2.6.1 諧振腔法
2.6.2 諧振腔模型的網絡表示
2.7 多平面對
2.7.1 過孔耦合
2.7.2 導體耦合
2.7.3 孔徑耦合
2.8 總結
參考文獻
第3章同時開關噪聲
3.1 引言
3.1.1 SSN的建模方法
3.2 簡單模型
3.2.1 輸出緩衝器建模
……
第4章時域仿真方法
第5章應用
附錄A
附錄B 軟件清單
術語表

在線試讀

第1章基本概念
電源配送是當今繫統設計中的主要挑戰。隨著繫統的小型化和封裝（package）電路板中采用新的材料，這一挑戰在今後十年裡必將與日俱增。隨著器件規模變大，更多的晶體管被集成到一個芯片中；隨著電壓的降低，與此相對應的功率和電流量級將會提高。千兆比特的信號將通過封裝和電路板傳播，因此，能否為晶體管電路提供一個干淨的電源將變得至關重要。此外，為了管控耦合和串擾（crosstalk），必須降低繫統中的電磁干擾量級。
本章主要闡述電源配送的基本概念。在介紹電源配送網絡（Power Delivery Network，PDN）構成部件的同時，通過實例對這一網絡的分析方法學進行討論。
1.1引言
1.1.1晶體管的功能
微處理器、現場可編程門陣列、存儲器一類的集成電路（IC）及其他專用IC，其內部都是由許多晶體管組成的。晶體管是多端開關，可以通過信號來控制晶體管的開通或關斷。開和關的位置決定流經該器件的電流。在互補金屬氧化物半導體（CMOS）場效應晶體管（M0sFET）工藝中（這是微處理器設計中流行的工藝），使用兩種類型晶體管即NMOS（n溝道）晶體管和PMOS（p溝道）晶體管。有關這些器件的詳細工作原理請參見參考文獻。為簡單起見，我們在本書中假定這兩種晶體管都是三端器件，可以用開關來表示，如圖1.1所示。這三個端分別稱為柵極（G）、源極（s）和漏極（D）。通過在柵極和源極之間加上一個電壓，可以開通或關斷流過晶體管的電流（對於NMOS晶體管來說，電流從漏極流向源極；PMOS晶體管則相反）。因為NMOS晶體管必須在柵極施加電壓纔能使電流流過晶體管，所以稱為常斷開關。如果一個二進制的0（邏輯電平為低）信號作用於柵極，則開關關斷；當一個二進制的1（邏輯電平為高）信號作用於柵極時，則開關開通。PMOS晶體管剛好相反，二進制的作用於柵極則電流關斷；而二進制的0作用於柵極則電流通過，即開關開通。因此，PMOS晶體管被稱為常通開關。把NMOS晶體管和PMOS晶體管的漏極和柵極分別接在一起可以構成反相器。在所有集成電路中，反相器都是基本構件之一。本節我們將討論這種反相器。
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