Source: début du cur n'a pas oublié de simuler un petit nombre de public et de buf EETOP BBS
Auteur: 131v1vv
On entend souvent l'intégrité du signal / puissance, l'intégrité de la puissance, il est un concept Gesha que, dans cette période, nous bavardons tout simplement.
Regardez pour la. Figure 1 (a) du système d'alimentation représenté, équivalent source de tension idéale, l'élément de commande RLC du circuit de charge. Peut aussi être plus équivalent simple source de tension idéale et un circuit d'alimentation composé de résistance interne Z, lorsque la charge dynamique de la demande actuelle, il y aura une baisse de la présence de l'impédance équivalente Z, il contient des composants de fréquences différentes.
Figure 1
Un modèle typique de carte de puissance de la figure 1 mis en oeuvre sous la forme d'application, comme le montre la Fig. module d'alimentation de bord (module de régulateur de tension, VRM) pour alimenter le circuit intégré de soudage (circuits intégrés IC) sur celui-ci à travers la carte de circuit imprimé (Print Circuit Board, PCB). Il convient de noter ici est de savoir comment le circuit de courant principal de la première sortie d'alimentation passe à travers l'ouverture au plan d'alimentation VRM du circuit imprimé, à travers la broche dans le trou atteignant le paquet, le paquet alors déterminé par la puissance Pad (arrivée de boîtier de puce emballé sous la forme de chemin d'alimentation interne), accessible par le port de dispositif de réseau interne d'alimentation de la puce, et ensuite à travers la boucle de retour presque similaire au VRM, pour former un circuit d'alimentation complet.
Figure 2
A travers les différents composants de la source d'alimentation externe sur la voie d'alimentation électrique à la puce, la tension au niveau du transistor est toujours obtenue dévient de port toujours plus ou moins. En particulier pour les circuits à grande vitesse et d'autres puces de puissance exigeantes, telles que l'ondulation est inférieure à ± 5% ou ± 3% de la spécification. la conception de l'alimentation sont confrontés à des défis croissants.
Die en particulier pour mesurer avec précision le comparateur de puissance dynamique difficile. A l'intérieur de l'environnement de puissance à puce réelle peut être plus sévère. Pour donner un exemple de non convenable, comme les cheveux sur le dessus des subventions financières à 100 yuans par personne, après quelques niveaux de rétention, la main réelle peut être seulement 80 a. A travers plus milieu, Paul pas permis d'avoir une perte.
l'intégrité de puissance (Power Integrity, PI) compréhension commune est exactement et complètement la puissance de la charge. Principalement grâce à l'évaluation et l'optimisation de la conception globale des caractéristiques d'impédance du réseau d'alimentation pour répondre aux exigences de puissance de la puce, pour assurer la fonctionnalité et la performance de la puce. Puissance intégrité est en fait une ingénierie des systèmes.
La figure 2 est principalement divisé en quatre parties du système d'alimentation entier, VRM, PCB Board, l'emballage, Die. En fait, principalement du niveau du Conseil, le niveau et le niveau Chip Package se concentrent sur.
En fait, notre demande populaire pour le pouvoir se reflète principalement dans deux aspects: chute IR est petite, petite ondulation. Qu'il est, du point de vue des exigences DC et AC. En fait, à partir du domaine de fréquence peut être résumée en certaines bandes de fréquences doivent maintenir une faible impédance. Ici, il faut mentionner que actuellement la méthode la plus pratique de base pour la plupart impédance cible commune (impédance cible) dans la conception d'intégrité de puissance.
Figure 3
Dans l'impédance cible de calcul du courant transitoire de charge de référence expérimenté Itransient peut choisir la moitié du courant transitoire maximale. La sélection proprement dite nécessite un environnement d'application complète, ajustement raisonnable Figure 3 formule actuelle transitoire.
Figure 4
Le composant 2 sur le trajet d'alimentation représenté sur la figure. En effet, la PDN peut être équivalent au modèle équivalent du résonateur. La figure 4 comprend une série de résistances en parallèle, les inductances et les condensateurs représentés sur la Fig. Et chaque partie peut être responsable de « maintenir une faible impédance » est pas la même gamme de fréquences.
En effet, il est difficile de connaître la composante de fréquence spécifique du courant de charge à un certain moment, donc je ne peux pas le faire « des mesures précises et politiques », une « taille unique » approche est aussi quelque chose qui est pas une solution paresseuse. À savoir, dans une plage relativement large de fréquences, de sorte comparer à la valeur prédéterminée de l'impédance de réseau PDN à partir de Ztarget côté Die.
Figure 5
La figure 5 est un exemple d'un ensemble de soudage FCBGA dans le circuit imprimé. Également utilisé dans l'emballage de la carte de circuit imprimé à couches multiples, appelé substrat de boîtier. Sur le substrat il y a un condensateur de découplage.
La répartition ensemble du réseau PDN, la résistance et l'inductance des positions principales, des traces de PCB, et par l'air, ESL et l'ESR du condensateur, le fil de liaison de paquet (fil de connexion), les bosses (bump) des perles et de l'étain (boule de soudure) et analogues.
condensateur principal de distribution, comprenant: un condensateur auxiliaire, une capacité parasite entre le plan de la puissance, la capacité répartie Die. 6 représenté sur la figure.
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. La figure 7 est une vue en coupe transversale du condensateur de puissance est reliée au plan de masse de découplage un circuit imprimé classique ou du substrat. boucle de courant FIG, comprenant un plan de masse d'alimentation électrique, à travers l'air, l'inductance de l'impédance de trace caractéristique de fréquence et de la résistance, l'inductance et la résistance des lignes et des condensateurs, détermine la nécessité de réduire l'effet sur le passage d'alimentation que possible. , Par exemple par l'optimisation de l'amélioration de la capacité de tampon de la conception de la mise en page, l'épaisseur diélectrique et les autres plans d'alimentation et de masse, et la diffusion des inductances inductance de montage contrôlée dans une plage relativement faible.
Figure 7
Mais la plupart du temps pour optimiser la résistance et l'inductance du coût ou le coût sera relativement importante. Et relativement parlant, la capacité de l'espace d'exploitation est relativement importante. Comportant un condensateur et un inducteur ayant une caractéristique de fréquence de l'impédance du contraire. Ainsi, en choisissant correctement le type de capacité, le modèle, l'emplacement et la distribution des valeurs de capacité, les caractéristiques du circuit de résonance peuvent être combinés pour réaliser le système d'alimentation optimale. Donc, peut voir la figure 6 à différents niveaux du système, il y aura une conception différente du condensateur.
Pour le modèle de la capacité réelle, comme indiqué. Outre le symbole représente la capacité C, ainsi que la résistance série équivalente (ESR) et une inductance série équivalente (ESL), on forme un circuit de résonance en série. fréquence de résonance fres = 1 / (2 * pi * sqrt (L * C)), où L et C sont les valeurs de ESL et la capacité du condensateur. L'impédance minimale à la fréquence de résonance de la valeur de résistance de l'ESR, est inférieure à la fréquence fres devient capacitif, inductif forment fres à haute fréquence.
Figure 8
Il est à noter que, bien que la résistance ne modifie pas la fréquence de résonance de ESR, mais il affecte le facteur de qualité Q, à savoir la largeur de bande de la fréquence de résonance. Dans l'application de la capacité de découplage, la capacité est généralement souhaitable de pouvoir disposer d'une impédance plus faible sur une large plage de fréquences, à savoir le facteur de qualité Q ne peut pas être trop grand. Par conséquent, lorsque la sélection de condensateur, la résistance ESR est un facteur important compte.
Notez que la capacité d'une installation typique de. La figure 7, la capacité réelle de la fréquence de résonance doivent également considérer l'inductance de l'installation, la résistance, et d'autres facteurs. Valeur nominale inférieure à la capacité des différents niveaux sera Fiche technique.
En plus du conseil et de l'emballage, mais aussi autant que possible dans Die distribué condensateur de découplage, le rôle principal est responsable de la réduction de l'impédance haute fréquence. La plupart meurent dans la capacité du dispositif actif est fourni par, par exemple, se spécialisent dans Decap capacité, l'activité de l'appareil liée à la capacité de l'appareil. Une autre partie peut être considérée comme une capacité parasite, telle qu'une structure en filet maille puissance parasite et la masse, MIM, MOM et analogues.
Die typiquement la capacité et Bump, des fils de liaison, l'inductance parasite du substrat de câblage formant une résonance LC. fréquence de résonance est la position de fréquence intermédiaire, à savoir la performance de la fréquence d'un paquet impédance relativement grande, et les barrières donc également connues (barrière Package), raison pour laquelle la raison de la nécessité de réduire la fréquence intermédiaire par l'impédance de fréquence intermédiaire du substrat ou circuit imprimé.
La figure 9 est une combinaison de différents condensateurs de compensation à travers l'impédance PDN optimisé sur une plage de fréquences relativement large de l'impédance.
Figure 9
Vous voulez demander pourquoi de plus en plus sur l'emballage de pointe, sera dans l'espace si petit un substrat d'emballage pour accrocher un grand nombre de condensateurs sont placés directement sur le PCB ne sont pas encore sur la liste? implique ici un concept de rayon de découplage.
Rappelez-vous nous avons parlé ligne de transmission de signal électrique à une onde électromagnétique dans un milieu de transmission à proximité vitesse de la lumière, la vitesse de propagation réelle et la constante diélectrique relative de la carte principale et des matériaux apparentés, comme représenté sur la. Figure 10, la longueur d'onde des ondes électromagnétiques et de la relation de fréquence de vitesse.
Au sein de la puce en raison de perturbations de tension transitoire (perturbation) aux condensateurs de découplage de percevoir et de répondre à la perturbation prendra un certain temps. Cette fois-ci est égal à un signal du « tour (aller-retour) » temps. Lorsque le condensateur est trop loin, lorsque la longueur d'onde de plus de 1 / 4, condensateurs de découplage a disparu. En pratique, la capacité doit être installée aussi près que possible la distance, tels que 1/40 de la longueur d'onde et similaires.
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Par exemple, la fréquence FR4, 5 GHz correspondant à une longueur d'onde de 3 cm. Cela nécessite des condensateurs de découplage temps-fréquence distance de Die Plus récemment, en particulier pour la grande taille (CPU, GPU, FPGA, etc.) de l'emballage, des condensateurs de découplage sur le substrat est nécessaire.
Pour l'impédance cible de simulation, il existe différents outils de conception EDA peuvent être complétées. Tels que Sigrity Cadence, Keysight d'ADS et d'autres outils EDA. Mesuré bord-niveau réel, l'impédance peut être analysé par un analyseur de réseau (Network Analyzer) dans le domaine des fréquences. Dans le domaine du temps et la carte d'alimentation électrique peut être mesurée par un oscilloscope sur l'emballage. L'exemple est la sonde d'alimentation haute bande passante allemande peut aider à vérifier les problèmes d'intégrité liés, comme le montre la figure.
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Toujours dans le PCB, le substrat doit prendre en compte le pouvoir de problèmes et Die tests liés. Test seulement plus précis pour aider dans le problème de positionnement d'analyse. Considérons par exemple le substrat des points de test de la clé de la puissance, la puissance et la masse Die la chute de pression peut être testée en simulant le canal de test, s'il est possible de tester des composants à haute fréquence mieux.
Enfin, l'article a recommandé un 12, une PICOTEST commune allemande fournit une analyse des idées d'optimisation du réseau d'alimentation de taux Xilinx 32G SerDes et, après avoir vu pourront être récoltés.
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Enfin, il convient de noter que le problème de l'alimentation, ledit petit ou petit, ce grand peut être grande, et la vitesse de fonctionnement de la puce sont étroitement liés. Comme l'une des conditions importantes pour la vérification de la puce (PVT), en fait, l'impact sur la performance pour atteindre souvent difficile une évaluation précise. Le manque de prise de conscience de l'impact sur les performances de la puce d'intégrité de puissance à droite, peut induire en erreur et à la conception de tests au personnel afin de déterminer les questions de test, donc planifier à l'avance un peu plus sur le mauvais totale.
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