板級電源傳輸網(wǎng)絡(luò)的建模研究.pdf

1、集成電路中快速切換的邏輯電路會在電源分布網(wǎng)絡(luò)(PDN)上產(chǎn)生一個快速變化的瞬態(tài)電流。電壓調(diào)節(jié)模塊和去耦電容可以為該瞬態(tài)電流供電。然而，PDN上存在的寄生參數(shù)會阻礙供電電流向芯片端流動，使得芯片端的供電電壓產(chǎn)生壓降和抖動，從而導致集成電路產(chǎn)生供電不足和供電不穩(wěn)等電源完整性(PI)問題。電壓抖動不僅會產(chǎn)生PI問題，PCB板上電源/地平面間的電壓抖動會在平面間產(chǎn)生一個時變電場，使得電源/地平面形成一個天線向外輻射電磁波，產(chǎn)生電磁輻射問題。該電

2、磁輻射會通過耦合的方式影響到以電源/地平面為返回路徑的信號線，產(chǎn)生信號完整性問題。PDN的性能是決定電壓壓降和抖動程度最重要的因素，對PDN性能的量化研究，是分析乃至解決電源完整性問題的關(guān)鍵。
　　復(fù)雜電子系統(tǒng)中的PDN主要集中在多層PCB板，封裝多層板結(jié)構(gòu)和連接器以及芯片中，每一部分PDN的寄生參數(shù)都會導致電子系統(tǒng)產(chǎn)生PI問題。準確地對不同部分、不同結(jié)構(gòu)的PDN進行建模有助于指導PDN的前期布局，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。有鑒于此，本文研

3、究重點為采用不同的方法對復(fù)雜電子系統(tǒng)中不同結(jié)構(gòu)的PDN進行建模，量化分析不同結(jié)構(gòu)PDN的寄生參數(shù)。
　　首先對于多層PCB板上的過孔結(jié)構(gòu)，本文基于諧振腔模型提取過孔電感這一方法，進一步探討了各種情形下諧振腔模型的準確性。針對過孔距離較近這一情況，修改諧振腔模型，將過孔間的電流耦合效應(yīng)考慮在內(nèi)，提高了諧振腔模型的準確性。對于轉(zhuǎn)接板上的網(wǎng)格狀PDN結(jié)構(gòu)，本文基于諧振腔模型提出一種新型的半解析計算方法，快速、準確計算網(wǎng)格狀PDN的阻抗。