基于片上去耦电容的配电网络

原书第1版前言
关于作者
第1部分一般性背景
第1章概述2
1.1集成电路技术的发展
1.2设计目标的发展
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原书第1版前言
关于作者
第1部分一般性背景
第1章概述2
1.1集成电路技术的发展
1.2设计目标的发展
1.3配电的问题
1.4配电噪声的不利影响
1.4.1信号延时的不确定性
1.4.2片上时钟抖动
1.4.3噪声裕度降低
1.4.4栅氧化层可靠性的降低
1.5小结
第2章电路的感性特性
2.1电感的定义
2.1.1场能量的定义
2.1.2磁通量的定义
2.1.3局部电感
2.1.4网电感
2.2电感随频率的变化
2.2.1均匀电路密度假定
2.2.2电感变化机制
2.2.3电路简化模型
2.3电路的感性行为
2.4片上互连线的电感特性
2.5小结
第3章片上感性电流回路的特性
3.1简介
3.2电感与线长的关系
3.3两个并行回路段的感性耦合
3.4电路分析的应用
3.5小结
第4章电迁移
4.1电迁移的物理机制
4.2电迁移引起的机械应力
4.3电迁移损害的稳态限制
4.4电迁移寿命与互连线尺寸的关系
4.5电迁移寿命的统计分布
4.6在交流电流下的电迁移寿命
4.7铝和铜互连工艺的比较
4.8电迁移可靠性设计
4.9小结
第5章去耦电容
5.1去耦电容简介
5.1.1历史回顾
5.1.2去耦电容当作电荷的蓄水池
5.1.3去耦电容的现实模型
5.2带去耦电容的配电网络的阻抗
5.2.1配电系统的目标阻抗
5.2.2反共振
5.2.3去耦电容结构化分布的水力学类比
5.3固有和策划的片上去耦电容
5.3.1固有去耦电容
5.3.2策划去耦电容
5.4片上去耦电容的类型
5.4.1PIP电容
5.4.2MOS电容
5.4.3MIM电容
5.4.4侧面通量电容
5.4.5不同片上去耦电容的对比
5.5片上开关稳压器
5.6小结
第6章片上电源分配噪声的缩减趋势
6.1缩减模型
6.2互连特性
6.2.1全局互连特性
6.2.2网格电感的缩减
6.2.3倒装芯片封装特性
6.2.4片上电容的影响
6.3电源噪声模型
6.4电源噪声缩减
6.4.1恒定金属厚度方案分析
6.4.2缩减金属厚度方案分析
6.4.3电源噪声的ITRS缩减
6.5噪声缩减的含义
6.6小结
第7章第1部分小结
第2部分电源系统设计
第8章高性能配电系统
8.1配电网络的物理结构
8.2配电系统的电路模型
8.3配电系统的输出阻抗
8.4带有一个去耦电容的配电系统
8.4.1阻抗特性
8.4.2单层去耦方案的局限
8.5去耦电容的层次化布局
8.6配电网络中的谐振
8.7全阻抗补偿
8.8实例分析
8.9设计依据
8.9.1去耦电容器电感
8.9.2互连线电感
8.10一维电路模型的局限性
8.11小结
第9章片上配电网络
9.1片上配电网络的类型
9.1.1片上配电网络的基本结构
9.1.2提高片上配电网络的阻抗特性
9.1.3阿尔法微处理器中配电网络的演化史
9.2裸片封装接口
9.3其他考虑
9.4小结
第10章计算机辅助设计与分析
10.1片上配电网络的设计流程
10.2配电网络的线性分析
10.3配电网络的建模
10.4表征片上电路的电源电流需求
10.5配电网络分析的计算方法
10.6片上去耦电容器的分配
10.6.1基于电荷的分配方法
10.6.2基于过噪声幅度的分配策略
10.6.3基于过电荷的分配策略
10.7小结
第11章快速电压降分析的闭式表达式
11.1FAIR的背景
11.2对电压降分析的解析
11.2.1单电源和单电流负载
11.2.2单电源和多电流负载
11.2.3多电源和单电流负载
11.2.4多电源和多电流负载
11.3电源网格分析的局部性
11.3.1电源网格中的空间局部性原理
11.3.2空间局部性对计算复杂度的影响
11.3.3在FAIR中利用空间局部性
11.3.4误差修正窗
11.4实验结果
11.5小结
第12章第2部分小结
第3部分配电网络中的噪声
第13章片上配电网格的电感特性
13.1输电电路
13.2仿真设定
13.3网格类型
13.4电感与线宽的关系
13.5网格类型对电感的影响
13.5.1非交叉指型网格与交叉指型网格的比较
13.5.2配对型网格与交叉指型网格的比较
13.6影响电感的网格尺寸
13.6.1影响电感的网格宽度
13.6.2影响电感的网格长度
13.6.3电网的方块电感
13.6.4网格电感的高效计算方法
13.7小结
第14章网格电感随频率的变化特性
14.1分析步骤
14.2电感变化特性的探讨
14.2.1电路模型
14.2.2对电感变化特性的分析
14.3小结
第15章电感、面积和电阻之间的折衷
15.1在网格面积不变的约束下电感与电阻的折衷
15.2在网格电阻不变的约束下电感与面积的折衷
15.3小结
第16章交叉指型电源/地分布网络的电感模型
16.14对型基本结构
16.2含有大量交叉指对的电源/地分布网络
16.3比较与讨论
16.4小结
第17章片上电源噪声抑制技术
17.1添加片上低噪声地来抑制地噪声
17.2决定地弹抑制的系统参数
17.2.1噪声电路和噪声敏感电路之间的物理距离
17.2.2频率和电容的变化
17.2.3额外接地通路的阻抗
17.3小结
第18章片上配电网络中噪声的影响
18.1芯片封装共振中的尺度效应
18.2配电噪声的传播
18.3局部电感特性
18.4小结
第19章第3部分小结
第4部分片上去耦电容器的布局
第20章片上去耦电容器的有效半径
20.1背景
20.2基于目标阻抗的片上去耦电容器有效半径
20.3估算所需的片上去耦电容值
20.3.1电阻性噪声主导
20.3.2电感性噪声主导
20.3.3连线的临界长度
20.4由充电时间决定的有效半径
20.5针对片上去耦电容器布局的设计方法
20.6片上配电网络模型
20.7实例分析
20.8设计意义
20.9小结
第21章分布式片上去耦电容器的有效布局
21.1工艺约束
21.2在纳米级IC中片上去耦电容器的布局
21.3分布式片上去耦电容网络的设计
21.4分布式片上去耦电容网络中的设计折衷
21.4.1关于R1系统参数的决定因素
21.4.2C1最小值
21.4.3片上去耦电容总预算的最小值
21.5分布式片上去耦电容器系统的设计方法
21.6实例分析
21.7小结
第22章分布式片上电源和去耦电容器的协同设计
22.1问题的出现
22.2电源和去耦电容器的协同布局
22.3实例分析
22.4小结
第23章第4部分小结
第5部分多层配电网络
第24章多层电网的阻抗特性
24.1多层网格的电气特性
24.1.1单层网格的阻抗特性
24.1.2多层网格的阻抗特性
24.2双层网格的实例研究
24.2.1仿真设置
24.2.2网格层之间的电感耦合
24.2.3双层网格的电感参数
24.2.4双层网格的电阻参数
24.2.5在双层网格中阻抗随频率的变化量
24.3设计意义
24.4小结
第25章多层交叉指型配电网络
25.1单金属层特性
25.1.1使阻抗最小的最优宽度
25.1.2最优线宽的特性
25.2多层优化
25.2.1第一种方案——等电流密度
25.2.2第二种方案——最小阻抗
25.3探讨
25.3.1比较
25.3.2布通率
25.3.3忠实度
25.3.4临界频率
25.4小结
第26章第5部分小结
第6部分多电压电源网络系统
第27章多片上电源系统
27.1多电源电压IC
27.1.1多电源电压技术
27.1.2CVS
27.1.3ECVS
27.2多电源电压IC的挑战
27.2.1芯片面积
27.2.2功耗
27.2.3设计复杂度
27.2.4布局和布线
27.3有效电源电压的最佳数目和量值
27.4小结
第28章多供电电压的片上配电网格
28.1背景
28.2仿真建立
28.3双电压双地配电网格
28.4DSDG交叉指型网格
28.4.1I型DSDG交叉指型网格
28.4.2II型DSDG交叉指型网格
28.5DSDG配对网格
28.5.1I型DSDG配对网格
28.5.2II型DSDG配对网格
28.6仿真结果
28.6.1无去耦电容的交叉指型配电网格
28.6.2无去耦电容的配对配电网格
28.6.3具有去耦电容的配电网格
28.6.4电源噪声随电流负载开关频率变化的关系
28.7设计意义
28.8小结
第29章多电压配电系统的去耦电容
29.1配电系统的阻抗
29.1.1配电系统的阻抗介绍
29.1.2并联电容的反共振
29.1.3配电系统参数对阻抗的影响
29.2配电系统阻抗的实例研究
29.3配电系统的电压传输函数
29.3.1配电系统的电压传输函数介绍
29.3.2电压传输函数随配电系统参数变化的关系
29.4配电系统电压响应的实例研究
29.4.1电压传输函数的无过冲值
29.4.2值和频率范围间的折衷
29.5小结
第30章第6部分小结
第7部分综述与附加材料
结束语
附录
附录A交叉指型P/G网络初始最佳宽度的估计
附录B多层交叉指型配电网络的首要优化方法
附录C多层交叉指型配电网络的次要优化方法
附录DDSDG完全交叉指型配电网格的回路互感
附录EDSDG伪交叉指型配电网格的回路互感
附录FDSDG完全配对配电网格的回路互感
附录GDSDG伪配对配电网格的回路互感
参考文献
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