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《高速電路陶瓷封裝中的信號完整性問題研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、密級：公開碩士學(xué)位論文高速電路陶瓷封裝中的信號完整性問題研究StudyonSignalIntegrityforHigh-speedICCeramicPackage作者姓名：王德敬學(xué)科、專業(yè)：微電子學(xué)與固體電子學(xué)指導(dǎo)教師：趙元富完成日期：2016年4月14日中國航天科技集團公司ChinaAerospaceScienceandTechnologyCorporation獨創(chuàng)性說明作者鄭重聲明：本碩士學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含為
2、獲得中國航天科技集團公司第一研究院或者其他單位的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的貢獻均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：中國航天科技集團公司碩士學(xué)位論文摘要隨著集成電路向低電壓、大電流、高密度、高速度方向發(fā)展，工作電壓的降低使所容許的噪聲容限越來越小，集成密度的增加使得串擾越來越大，過高的工作頻率帶來反射、色散等傳輸線效應(yīng)，信號失真、時序錯誤給信號傳輸帶來了很大的挑戰(zhàn)。集成電路封裝作為連接芯片與系統(tǒng)的橋梁，高速電路的封裝設(shè)計在很大程度上決定了電子系統(tǒng)的性能指標，封裝設(shè)計過程中的信號完整性分析已經(jīng)成為系統(tǒng)
3、設(shè)計中重要的研究內(nèi)容。本文結(jié)合電磁場理論、傳輸線理論以及信號完整性理論，系統(tǒng)地闡述了反射、串擾以及電源噪聲的產(chǎn)生機理和抑制措施。針對高速電路陶瓷封裝的疊層結(jié)構(gòu)特點、材料特性和電學(xué)性能要求，綜合理論分析和軟件仿真，結(jié)合陶瓷封裝設(shè)計的工程實際，系統(tǒng)地研究了高速電路陶瓷封裝設(shè)計過程中的信號完整性問題。主要進行了如下的研究工作：（1）提出了使用協(xié)同設(shè)計方法和以系統(tǒng)為中心的協(xié)同仿真進行高速電路陶瓷封裝的設(shè)計和優(yōu)化。首先對比分析了高速電路仿真可能用到的Spice模型和IBIS模型；其次，建立了陶瓷封裝設(shè)計的協(xié)同設(shè)計流程，并對協(xié)同設(shè)計解決傳統(tǒng)獨立設(shè)計中設(shè)計余量分
4、配不均問題的優(yōu)勢進行了分析；最后，提出了使用以系統(tǒng)為中心的協(xié)同仿真進行陶瓷封裝的設(shè)計與優(yōu)化。（2）系統(tǒng)分析了封裝中的傳輸結(jié)構(gòu)對高速信號傳輸?shù)挠绊?。借助三維電磁場軟件仿真，結(jié)合實際工藝可實現(xiàn)性，詳細分析了走線拐角、通孔、差分傳輸對高速信號傳輸?shù)挠绊?，用以指?dǎo)高速電路封裝中相關(guān)傳輸結(jié)構(gòu)的設(shè)計，封裝中走線拐角一般采用45°斜切拐角，過孔設(shè)計應(yīng)盡量減小信號過孔的尺寸、減小焊盤尺寸、增大反焊盤尺寸以及在關(guān)鍵信號過孔周圍加地回流孔，差分對設(shè)計要合理控制差分線間距和返回平面距離，以保證高速信號的傳輸。（3）設(shè)計了國內(nèi)首款軍用高可靠14Bit、2.5GSPS高速數(shù)
5、模轉(zhuǎn)換器芯片的陶瓷外殼?；趯μ沾煞庋b中傳輸結(jié)構(gòu)的研究，針對陶瓷外殼設(shè)計中走線間距大、電源/地層數(shù)多的問題，進行了陶瓷外殼設(shè)計，并保證了在5GHz以內(nèi)差分傳輸路徑的插入損耗始終大于-0.8dB，滿足了高速信號的傳輸要求；建立了高速集成電路陶瓷外殼封裝設(shè)計流程；通過PCB和封裝的協(xié)同仿真，對從芯片bump到PCB輸入端的整個信號傳輸路徑進行了仿真和優(yōu)化，通過調(diào)整PCB布線長度，有效地將差分輸入的損耗減小了1dB；通過調(diào)整濾波電容在電源分布系統(tǒng)上的具體位置，降低了供電系統(tǒng)的電源地阻抗，有效地提升了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性；最終通過系統(tǒng)測試，驗證了封裝設(shè)計的有效
6、性。關(guān)鍵詞:高速集成電路；陶瓷封裝;協(xié)同設(shè)計與仿真;信號完整性;數(shù)模轉(zhuǎn)換器-I-王德敬：高速電路陶瓷封裝中的信號完整性問題研究StudyonSignalIntegrityforhigh-speedICCeramicPackageAbstractWiththetrendofelectronicsystemstowardlowersupplyvoltages,higherdensityandhighersignalspeed,lowersupplyvoltagemakesnoisemarginofthesystemsmaller,higherinteg
7、rationdensitymakescrosstalkaggravate,higherfrequencyresultsintransmissioneffectlikereflectionandchromaticdispersion，signaldistortionandtimeerrorbringabigchallengetosignaltransmission.Astheconnectionbridgebetweenchipsandsystems,ICpackageaffectandrestricttheperformanceofchipstoa
8、largeextentandsignalintegrityanalysishasbecameoneoftheimporta
