基于信号/电源完整性的3D-SiP陶瓷封装设计

通过3D集成技术实现电子产品的小型化、高密度、高性能,已成为一条重要的技术途径。为了实现某型号数字信号处理系统的小型化,采用上下腔、3D叠层的气密性陶瓷封装结构,基于产品的信号/电源完整性对陶瓷封装进行了设计。运用Cadence Release16.3及SIwave5软件对其电性能进行了仿真分析,并根据仿真结果对封装设计进行优化,使封装的信号/电源完整性符合产品设计要求。最终研制生产的产品测试结果与仿真结果吻合,验证了封装电设计的合理性。     

基于光电检测的红外光信号接收电路设计

由于红外器件的广泛应用,红外光信号的检测受到许多学者的关注。为解决红外光信号容易受到太阳光干扰的问题,在光电检测原理的基础上,根据红外光信号和噪声的特点,设计了红外光信号检测的前置调理电路。将微弱的光信号通过光敏三极管转换成电信号,并通过放大、滤波等处理,滤除了部分高频和低频噪声,使转换后的电信号放大到适合后续电路处理的幅度范围内。试验结果表明,该检测电路可以满足一般场合的红外光信号的检测,输出电压的幅度可以由毫伏级放大到几伏,能够滤除太阳光中高频和低频分量。     

IC高密度陶瓷外壳串扰对信号完整性的影响

在高密度陶瓷封装外壳设计中,遇到的包括单信号线的延迟、反射和多信号线间的串扰等噪声问题,以及电源完整性问题,这些问题都严重影响整个电子系统性能的信号完整性。基于高速电路传输线的信号完整性相关基本理论,通过测试和仿真的方法来研究传输线间近端串扰和远端串扰问题。对大规模集成电路外壳CQFP240M进行串扰测试分析,利用仿真软件CST建立微带线和带状线模型,仿真、测试分析相邻传输线间串扰大小的影响因素。根据仿真结果,提出降低串扰的方法,优化设计,提高传输结构性能。     

高速电路中地弹噪声抑制的研究

研究了高速电路领域中的一类重要的电源完整性问题,即电源地平面之间激发的地弹噪声问题。地 弹噪声的存在严重破坏了电源/ 地平面的完整性,导致供电电压幅度的不稳定,严重之时甚至导致电路的误判。针 对这一问题,设计了一种超宽带电磁带隙结构。实验结果表明,这种电磁带隙结构可以在0. 5 ~5. 5GHz(11 倍频程) 频段内实现优于30dB 的噪声抑制能力。文章还探讨了带隙结构作为电源平面时信号传输的完整性。研究表明,如 果电路工作频率高达GHz 或更高,在电源/ 地平面采用这种带隙结构,可以有效地避免地弹噪声带来的影响,并保证 电源和信号的完整性。     

深亚微米IC物理设计流程中的串扰控制

信号完整性的设计收敛已经成为当前深亚微米集成电路物理设计流程中的关键问题。对信号完整性收敛产生不利影响的有三个因素：串扰、直流电压降和电迁移。其中影响最大的是串扰,串扰噪声会产生大量的时序违规、逻辑错误。主要关注基于串扰控制的物理设计方法,包括新的流程、各个设计阶段对串扰的分析及修正的方法,以达到快速的时序收敛。并且根据真实的设计实例,提出了几点有效的控制串扰的方法和对于信号完整性管理比较有价值的观点。     

一种适用于同步开关噪声抑制的共面电磁带隙新结构

该文根据电磁带隙结构的带隙形成机理及共面电磁带隙结构等效电路分析模型,通过引入新型的C-型桥接连线及开槽设计,提出了一种适用于高速电路同步开关噪声(SSN)抑制的带有狭缝的共面C-型桥电磁带隙(CBS-EBG)结构。实测结果表明,在抑制深度为?40 dB时,阻带范围为296 MHz~15 GHz,与LBS-EBG结构相比,在保持高频段SSN抑制性能的同时,阻带下限截止频率由432 MHz下降至296 MHz,有效降低了带隙中心频率。研究了局部拓扑下的信号传输特性,结果表明,当采用局部拓扑并选择合适的走线策略时,该结构在保持良好的SSN抑制性能的同时,能够实现较好的信号完整性。     

SYNOPSYS推出全面的信号完整性解决方案——Galaxy SI

全球领先的集成电路（IC）设计软件领导厂商Synopsys（新思科技）公司近日正式推出全新的Galaxy SI，用于解决串扰延迟、噪声干扰、IR（电压）下降以及电迁移等问题，提供完备的信号完整性解决方案。Galaxy SI还能够为设计工程师提供全面的抑制、分析和认可等功能，并且能够加快130纳米及以下设计中信号完整性收敛的速度。     

不同拐角差分传输线结构的信号完整性分析

随着PCB 设计中信号传输速度的增加,差分信号传输方式被更多的应用到实际布线中。但由于拐角处的差分 线长度不一致,使得差分信号之间产生了相位差,从而造成共模噪声的出现影响了信号的完整性。本文对四种不同拐 角的差分传输线结构进行了S 参数仿真,通过分析他们的共模噪声,得出了较小的拐角模型能抑制共模噪声的产生。 并提出了有效减小共模噪声的方法。     

芯片设计中串扰噪声的分析与改善

集成电路设计进入了超深亚微米领域,金属层增加,线宽减小,使电路的性能和密度都得到了很大的提高,但也引入了愈来愈严重的互连线效应,并最终引发了信号完整性问题.在这其中,串扰噪声是一个关键的问题.本文探讨了噪声产生机制并进行定量分析,结合作者实际设计阐述该问题的解决方法.     

0.18μm CMOS工艺条件下的信号完整性分析

通过模拟分析了0 18μmCMOS工艺条件下的信号完整性问题.在进行串扰延迟和噪声分析中发现了一些规律,这些规律对以后的设计有一定的指导意义.     

一种应用于12 GHz的AlN多层陶瓷外壳

以AlN材料为陶瓷基材,采用陶瓷绝缘子的射频传输端口结构及陶瓷焊球阵列封装形式,结合多层陶瓷加工工艺,设计并制备了一款可封装多个芯片的X波段AlN陶瓷外壳。采用应力仿真软件对外壳进行结构设计,利用电磁仿真软件对该外壳的射频端口进行仿真优化。采用微带线直接穿墙形式,设计了共面波导-带状线-共面波导的射频传输结构,并与陶瓷外壳进行一体化设计和制作。利用GSG探针对外壳样品进行测试,实测结果表明,在0~12 GHz频段内,外壳射频端口的插入损耗不小于-0.5 dB,回波损耗不大于-15 dB,AlN一体化外壳尺寸为10.25 mm×16.25 mm×4 mm,可广泛应用于高频高速信号一体化封装领域。     

Electrical characterization of a 500 MHz frequency EBGA package

We developed a high-speed enhanced ball grid array (EBGA) package that can accommodate a 500 MHz ASIC with 15 W of power consumption. This package uses 32 pairs of low voltage differential signals with 400 mV full amplitude and 240 ps risetime as its highest signal speed. The differential signal pairs are designed to run all along with an isometric length including bonding wire, trace, via, and ball in order to cancel out the common mode noise. Adjacent two differential signal pairs are grouped into a channel, which is also designed to have an isometric length. This channel forms a set of parallel transmission paths. The transmission line was formed with characteristic impedance of 60 Ω within a substrate in terms of strip line configuration. This package has a nonstub configuration using electroless nickel and gold plating. The ground pad is connected to the ground plane through the sidewall of the cavity, which is the nearest path in order to reduce ground inductance-per-pin down to 12-24 pH. Time domain waveform was simulated at the frequency of 500 MHz as the electrical characteristics of this package. The time domain waveform in an actual package was measured at risetime of 120 and 240 ps, which corresponds to 500 and 800 MHz of frequency, respectively. The simulated waveform correlates very well with the measured waveform. Signal integrity was excellent, which had small overshoot-undershoot and crosstalk noise less than 10%. Differential skew and channel skew were minimized to less than 10 ps to achieve a parallel transmission. We confirmed this at system level using our package with a 500 MHz ASIC. With our package we are able to accommodate an 800 MHz ASIC based on the time domain waveform results     

A receiver circuit for Josephson computer chip-to-chip logic signal transmissions

A receiver circuit for the transmission of logic signals through package connectors in a Josephson computer is developed. It utilizes new circuit construction. This construction gives operation unaffected by the noise which is induced on the signal transmission paths by high-frequency and high-level ac power current at the connectors. The power current noise reduction ratio at a power frequency off= 250 MHz, which corresponds to a 2-ns machine cycle, is experimentally confirmed to be 0.15.     

LTCC多层基板传输线反射仿真

反射是单一网络中导致信号完整性变坏的主要原因。在阻抗不受控的封装中．反射噪声可能会使整个互连封装设计失败。阐述了在某数字电路封装中，一个单一互连网络控制反射的设计过程。最后基于仿真验证结果，给出了高密度、不可控阻抗的数字电路封装中抑制反射噪声的方法。     

纳伏级微弱信号放大电路的设计

针对工程测量领域的实际需求,设计了纳伏级微弱信号的放大电路,在信号输入端,通过仿真软件仿真设计,最终选用AD公司的超低噪声差分信号放大芯片AD620,放大倍数为10倍,降低了等效输入噪声。设计了相应的信号调理电路,采用多级放大电路组态方式,运用超低噪声四运放（OP470A）来组建多级带通滤波器,经过多级滤波、多级放大,逐步提高信噪比。通过实验,采用不同频段的噪声,验证SNR的改善情况。利用Multisim仿真软件对系统噪声进行了分析,分析结果显示,在低频段有效地抑制对电路造成影响的各种噪声,信噪比得到了较大的提升。     

高密度封装进展之四——印制线路板制造技术的发展趋势

对PWB制造技术的要求主要有:适应高密度封装、高速及高频信号的使用要求:适应无卤化的要求;适应埋入无源及有源器件的系统集成封装要求;适应搭载新功能器件的要求;适应低价格的要求;适应更短供货期的要求。本文以要求更为严格的封装基板为中心,介绍了目前PWB制造技术的发展动向。     

CMOS门阵列电路用封装外壳的研制

介绍了一种用于封装万门至十万门级ＣＭＯＳ门阵列电路的ＰＣＡ１３２多层陶瓷外壳的研制。该外壳的设计采用了ＣＡＤ设计布线,模拟并优化外壳的信号线电阻、线间电容、电感及传输延迟等参数,使其满足电路要求。并且通过结构可靠性设计,使外壳抗机械冲击、温度冲击能力大大提高,满足了高可靠应用要求。     

超深亚微米工艺下预防串扰方法

随着工艺特征尺寸的不断缩小,芯片的信号完整性问题逐渐恶化。根据超深亚微米(ultra-deep submicron,UDSM)工艺特性,阐述了串扰噪声和同步开关噪声(Simultaneous Switch Noise,SSN)的产生机理以及对芯片信号完整性的影响,并且分析了走线密度、时钟频率和供电布局等与这2类噪声强度相关的主要因素,进而得出了在集成电路版图设计早期,有效预防和抑制信号完整性问题的一系列方法。     

基于VC与Fortran的短波传输性能仿真

结合VC与Fortran在程序设计上的优势,设计了一种短波传输性能仿真模型。该模型利用了VC编写程序界面的美观性生成了收、发界面模块和Fortran编写程序的科学计算精确度高,运算速率快生成了信道模型的计算模块。通过场景设计和功能设定对短波传输信道进行了性能参数仿真,得到了短波传输的信噪比。并对仿真结果进行了分析,基本满足了消息传输的实时性和可靠性。     

液体中激光声传输特性

为了了解激光声在液体中的传输特性，理论分析了激光声的传输特性，并采用高速照相机、光纤MEMS水听器对激光声进行了实验研究，利用小波变换对采集的不同位置上的激光声信号各级频谱特性进行了分析。结果表明:激光声属于一种脉动球源，激光声信号传输过程中幅度与距离成反比关系；激光声的分析频带内存在明显的优势频率，峰值频率稳定在3.1 kHz，带宽稳定在3 kHz；低频信号的能量占总能量的70%以上，高频部分主要是噪声；从功率谱波形分析看，低频信号的强度幅值随时间、距离变化衰减较慢，而高频噪声随时间、距离变换衰减较快。