Development, Validation, and Application of Semi-Analytical Interconnect Models for Efficient Simulation of Multilayer Substrates
Renato Rimolo-Donadio
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Renato Rimolo-Donadio, Development, Validation, and Application of Semi-Analytical Interconnect Models for Efficient Simulation of Multilayer Substrates (2011), Logos Verlag, Berlin, ISBN: 9783832599379
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Beschreibung / Abstract
Diese Dissertation befasst sich mit der Entwicklung von semianalytischen Modellen für das elektrische Verhalten von Durchkontaktierungen und Leitungen in Chip-Modulen und Leiterplatten. Ein Verfahren für die automatisierte Simulation von mehrlagigen Strukturen wird ebenso dargestellt. Die Modelle werden gründlich anhand von mehreren Teststrukturen und Anwendungsstudien validiert und ausgewertet. Es wird gezeigt, dass die Modelle gute Ergebnisse bis 40 GHz liefern und eine numerische Effizienz bieten, die mindestens zwei Größenordnungen höher ist im Vergleich zu allgemeinen numerischen Verfahren.
Inhaltsverzeichnis
- BEGINN
- 1 Introduction
- 1.1 Motivation and Context of this Work
- 1.2 Organization of the Work
- 1.3 Conference and Journal Contributions
- 2 Multilayer Substrates in High-Speed Electronic Systems
- 2.1 Multilayer Substrate Technologies
- 2.2 Signal Integrity
- 2.3 Power Integrity
- 2.4 Electromagnetic Compatibility
- 2.5 Overview of Techniques for High-Frequency Modeling of Multilayer Substrates
- 3 Physical Effects Associated with Vias
- 3.1 Types of Signal Vias
- 3.2 Excitation of Parallel-Plate Modes
- 3.3 Effect of Ground Vias (Return Vias)
- 3.4 Via Crosstalk
- 3.5 Transmission Line Parameters of Via Interconnects
- 3.6 The Via Stub Effect
- 4 Development of Semi-Analytical Via and Trace Models
- 4.1 Modeling Approach
- 4.2 Via Model and Its Formulation using Microwave Network Parameters
- 4.3 Analytical Computation of the Parallel-Plate Impedance
- 4.4 Computation of Via-to-Plane Capacitances
- 4.5 Modeling of Power and Ground Vias
- 4.6 Extended Model for Vias and Traces
- 4.7 Generalized Method for Simulation of Multilayer Substrates
- 5 Validation of the Models with Full-Wave Simulations and Measurements
- 5.1 Multilayer Vias
- 5.2 Single-Ended Links
- 5.3 Differential Links
- 5.4 Via Arrays
- 5.5 Model Efficiency
- 5.6 Model Limitations and Outlook
- 6 Application of the Models to SI, PI, and EMI Analyses
- 6.1 Application to Signal Integrity Analysis
- 6.2 Application to Combined Signal and Power Integrity Analysis
- 6.3 Application to Combined Signal and Power Integrity, and Radiated Emissions Analysis
- 7 Conclusions and Outlook