芯片及系统的电源完整性建模与设计PDF电子书下载

第1章 基本概念 1

1.1 引言 1

1.1.1 晶体管的功能 1

1.1.2 电源配送中的问题 3

1.1.3 电源配送在微处理器和IC中的重要性 3

1.1.4 电源配送网络 4

1.1.5 电源供电中的跳变 6

1.2 电源配送的简单关系 6

1.2.1 内核电路 7

1.2.2 I/O电路 9

1.2.3 SSN产生的时延 12

1.2.4 SSN影响时序和电压容限 12

1.2.5 电容器与电流的关系 13

1.3 PDN的设计 13

1.3.1 目标阻抗 13

1.3.2 阻抗和噪声电压 15

1.4 PDN的组成部件 16

1.4.1 稳压器 17

1.4.2 旁路或去耦电容器 19

1.4.3 封装和电路板中的平面 25

1.4.4 片上电源分配 28

1.4.5 PDN中的部件 30

1.5 PDN分析 30

1.5.1 单节点分析 32

1.5.2 分布式分析 36

1.6 芯片-封装反谐振：实例 40

1.7 高频测量 43

1.7.1 阻抗测量 44

1.7.2 自阻抗测量 45

1.7.3 转移阻抗测量 47

1.7.4 完全消除探针电感的阻抗测量 47

1.8 以平面为参考的信号线 47

1.8.1 作为传输线的信号线 48

1.8.2 传输线参数与SSN的关系 49

1.8.3 SSN与返回路径突变的关系 50

1.9 PDN建模方法学 52

1.10 总结 53

参考文献 53

第2章 平面建模 56

2.1 引言 56

2.2 平面的特性 57

2.2.1 频域 57

2.2.2 时域 58

2.2.3 二维平面 59

2.3 采用局部电感的集总模型 60

2.3.1 提取电感和电阻矩阵 61

2.4 基于分布式电路的方法 64

2.4.1 传输线建模 64

2.4.2 传输矩阵法 65

2.4.3 单元格元件的频率相关特性 70

2.4.4 平面间隙建模 76

2.5 离散化平面模型 78

2.5.1 有限差分法 78

2.5.2 有限时域差分法 85

2.5.3 有限元法 88

2.6 解析法 89

2.6.1 谐振腔法 89

2.6.2 谐振腔模型的网络表示 90

2.7 多平面对 93

2.7.1 过孔耦合 95

2.7.2 导体耦合 103

2.7.3 孔径耦合 106

2.8 总结 113

参考文献 114

第3章 同时开关噪声 117

3.1 引言 117

3.1.1 SSN的建模方法 117

3.2 简单模型 118

3.2.1 输出缓冲器建模 120

3.3 传输线及平面建模 123

3.3.1 微带线结构 124

3.3.2 带状线结构 126

3.3.3 背靠导体共面波导结构 135

3.3.4 模态分解法小结 137

3.4 模型在时域分析中的应用 139

3.4.1 返回电流产生的平面反弹 139

3.4.2 微带线到微带线的过孔切换 144

3.4.3 分裂平面 148

3.5 模型在频域分析中的应用 151

3.5.1 电源与地平面间的带状线 151

3.5.2 微带线到带状线的过孔切换 152

3.5.3 采用薄电介质减小噪声耦合 155

3.6 M-FDM扩展至包含传输线 156

3.6.1 复杂电路板设计分析 158

3.7 总结 159

参考文献 160

第4章 时域仿真方法 163

4.1 引言 163

4.2 有理函数法 163

4.2.1 基本理论 163

4.2.2 插值方案 165

4.2.3 有理函数的性质 168

4.2.4 增强无源性 171

4.2.5 电路求解程序中的整合 188

4.2.6 缺点 195

4.3 信号流图（SFG） 197

4.3.1 因果性 197

4.3.2 传递函数因果性 198

4.3.3 最小相位 198

4.3.4 从频率响应中提取时延 200

4.3.5 因果信号流图 201

4.3.6 信号流图计算 203

4.3.7 快速卷积法 205

4.3.8 利用信号流图进行SI和PI的协同仿真 208

4.4 改进节点分析（MNA） 212

4.4.1 MNA的含义 212

4.4.2 频域 212

4.4.3 时域 214

4.4.4 含S参数的MNA公式 215

4.5 总结 219

参考文献 220

第5章 应用 223

5.1 引言 223

5.2 高速服务器 223

5.2.1 内核PDN噪声 224

5.2.2 I/O PDN噪声 230

5.2.3 小结 234

5.3 高速差分信令 234

5.3.1 测试装置说明 235

5.3.2 平面建模 236

5.3.3 主从岛建模 240

5.3.4 有理函数建模 241

5.3.5 模态分解和噪声仿真 243

5.3.6 小结 244

5.4 IC封装分析 245

5.4.1 用M-FDM仿真多层封装 245

5.4.2 HyperBGA封装的因果仿真 248

5.4.3 小结 250

5.5 提取介电常数及耗散因子 251

5.5.1 问题的定义 251

5.5.2 角点对角点平面探测法 254

5.5.3 建立因果模型 259

5.5.4 小结 263

5.6 嵌入式去耦电容器 263

5.6.1 嵌入式分立薄／厚膜电容器 264

5.6.2 嵌入分立电容器的优点 265

5.6.3 嵌入式厚膜电容器阵列设计 265

5.6.4 IBM封装集成的嵌入式电容器 270

5.6.5 嵌入式平面电容器 272

5.6.6 小结 279

5.7 电磁带隙（EBG）结构 279

5.7.1 基本理论 280

5.7.2 EBG结构的响应 282

5.7.3 色散图分析 283

5.7.4 用边缘场和间隙场修正M-FDM 286

5.7.5 电源平面隔离EBG结构的可缩放设计 289

5.7.6 数字-RF一体化 292

5.7.7 ADC负载板设计 293

5.7.8 数字系统EBG结构中的问题 295

5.7.9 小结 297

5.8 未来的挑战 298

参考文献 299

附录A 304

附录B 软件清单 309

术语表 310