3-D集成:同轴硅通孔的宽带阻抗分析

0 下载量 96 浏览量 更新于2024-08-26 收藏 1.64MB PDF 举报
"3-D集成中的同轴硅通孔(Coaxial Through-Silicon Via, CTSV)宽带阻抗模型" 同轴硅通孔(CTSVP)在3-D集成技术中扮演着重要的角色,因为它们能提供较低的耦合至周围环境,从而实现更好的电磁兼容性和信号完整性,比其他类型的TSV结构更具优势。本文,作者Feng Liang、Gaofeng Wang(IEEE资深会员)、Deshuang Zhao(IEEE会员)以及Bing-Zhong Wang(IEEE会员)提出了一种用于3-D集成中同轴TSV的宽带等效电路阻抗模型。 该论文的核心是分析出一种宽带等效电路模型,用于计算3-D集成中同轴TSV的单位长度电阻和电感。该模型基于准磁静场理论,从理论上导出了填充绝缘介质和填充硅两种情况下的同轴TSV的封闭形式公式。这些公式能够精确地捕捉到金属中的皮肤效应以及硅中的涡流效应,因此在宽频范围内,其计算结果与全波解决方案相当一致。 在3-D集成中,TSV作为垂直互连的关键组成部分,其阻抗特性直接影响着整个系统的性能。传统的TSV模型通常只考虑低频情况,但在高速、高频率的应用中,这种简化处理可能导致精度不足。同轴TSV的宽带阻抗模型则弥补了这一缺陷,它能更好地模拟高频下TSV的行为,这对于优化设计和预测系统性能至关重要。 具体来说,模型中的单位长度电阻公式考虑了金属材料在高频下的电阻率变化,即皮肤效应,这会导致电流集中在材料表面,增加了电阻。而电感公式则包含了硅中产生的涡流,这些涡流因交流电场而在硅体内形成,进一步影响了TSV的电感值。通过这些公式,设计师可以更准确地评估TSV在不同频率下的阻抗,从而在设计早期阶段就避免潜在的信号完整性问题。 此外,该模型的实用性在于其宽频范围的适用性,这使得它能够在各种应用场景下,包括无线通信、高速数据传输、高性能计算等领域,为3-D集成电路的设计提供有力的支持。在这些领域,对信号完整性的严格要求使得对TSV的精确建模成为不可或缺的一环。 这项研究提出的宽带阻抗模型为3-D集成的同轴TSV提供了更全面的分析工具,有助于优化设计,提高系统性能,并减少潜在的电磁干扰问题。对于未来3-D集成电路的发展,这种深入理解和精确建模的方法将起到关键的作用。