來(lái)源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

在依賴(lài)于當(dāng)前集成電路的系統(tǒng)中，連續(xù)的硅結(jié)構(gòu)已經(jīng)使電磁波成為一個(gè)越來(lái)越重要的設(shè)計(jì)因素。功率面噪聲是信號(hào)完整性問(wèn)題的主要來(lái)源。

芯片、封裝、PCB和VRM都會(huì)產(chǎn)生電源噪聲。電源噪聲也會(huì)由于核心和輸入輸出開(kāi)關(guān)而產(chǎn)生。晶體管供電軌上的電壓波動(dòng)導(dǎo)致抖動(dòng)增加和電壓裕度降低。這些波動(dòng)對(duì)工作頻率有直接影響。

芯片外集成電路之間的信號(hào)速度穩(wěn)步提高，例如，在2.5D和3D集成中，集成電路被分割。它們之間的通信是通過(guò)插入器進(jìn)行的，或者集成電路利用硅通孔相互堆疊。

集成電路之間的通信速度決定了系統(tǒng)的速度。因此，互連和封裝在決定整個(gè)系統(tǒng)性能方面起著至關(guān)重要的作用。

高速信號(hào)是什么意思？

許多設(shè)計(jì)師認(rèn)為50MHz及以上的信號(hào)是高速的。它取決于信號(hào)的邊緣速度-上升和下降時(shí)間。我們可以用TDR發(fā)生器的1kHz重復(fù)率產(chǎn)生10GHz噪聲。這是關(guān)于邊緣速度。換言之，PCB可顯著降低電路性能的信號(hào)頻率稱(chēng)為高速?？紤]到信號(hào)速度的PCB設(shè)計(jì)過(guò)程被定義為高速或復(fù)雜電路板。例如，主板、路由器和智能手機(jī)。

什么是噪聲？

它往往會(huì)掩蓋我們希望看到的信號(hào)。不需要的信號(hào)被定義為噪聲。任何我們不希望在信號(hào)中出現(xiàn)的東西都被稱(chēng)為噪聲。

配電網(wǎng)通常與寄生菌有關(guān)。我們?cè)谶@里討論的寄生蟲(chóng)是電阻和電感。每次電路切換時(shí)，這些寄生電路在晶體管級(jí)電路的Vdd和接地節(jié)點(diǎn)之間產(chǎn)生噪聲。這稱(chēng)為電源噪聲。這種噪聲通過(guò)軌跡傳播，并在傳播過(guò)程中拾取反射和串?dāng)_。當(dāng)信號(hào)到達(dá)接收器時(shí)，它將由最初預(yù)期的帶有噪聲和串?dāng)_的信號(hào)組成。設(shè)計(jì)者應(yīng)該設(shè)置一個(gè)噪聲預(yù)算，這樣你就有了一個(gè)可以在電路中接受的預(yù)定義噪聲水平。

什么是功率完整性？

功率完整性（PI）基本上是從輸入源向負(fù)載獲取適當(dāng)?shù)墓β?。更具體地說(shuō)，這一切都是為了給集成電路芯片上的晶體管提供穩(wěn)定的電源。PI是傳遞到模具上的電路的功率質(zhì)量。

芯片是在封裝中發(fā)現(xiàn)的實(shí)際硅片。模具放在包裝上；包裝放在印刷電路板上。

在電子工業(yè)中，電源完整性是指分析系統(tǒng)中如何有效地將電源轉(zhuǎn)換并從電源傳輸?shù)截?fù)載。噪聲在兩端（源和負(fù)載）產(chǎn)生。VRM和“負(fù)載”一樣會(huì)產(chǎn)生噪聲，當(dāng)然，板上的其他任何東西也會(huì)通過(guò)串?dāng)_產(chǎn)生噪聲。電源完整性設(shè)計(jì)只不過(guò)是管理電源噪聲。管理晶體管的電壓和接地端子上的電源噪聲，使其高速工作，這稱(chēng)為電源完整性設(shè)計(jì)。

電源完整性是指確保所有的電路和設(shè)備都有適當(dāng)?shù)碾娫?，從而達(dá)到電路的預(yù)期性能。這不僅僅是保持電壓在允許的范圍內(nèi)。設(shè)備中的大多數(shù)電路都是專(zhuān)用于其電源系統(tǒng)的。 “今天的智能手機(jī)有50%到80%的電路專(zhuān)用于其電力系統(tǒng)?！币虼?，設(shè)計(jì)一個(gè)好的PDN成為一個(gè)主要方面。

我們從電路將網(wǎng)絡(luò)從根本上分為兩類(lèi)：

信號(hào)完整性：這里我們關(guān)注所有的互連。傳輸線(xiàn)。依靠Spice軟件進(jìn)行仿真。我們感興趣的參數(shù)是驅(qū)動(dòng)器輸出的反射和上升時(shí)間。

配電網(wǎng)：它是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)體。我們感興趣的參數(shù)是目標(biāo)阻抗。根據(jù)史蒂夫桑德勒的說(shuō)法，“目標(biāo)阻抗不起作用，除非阻抗也是平坦的。信號(hào)完整性影響電源完整性，電源完整性影響信號(hào)完整性。”

審核編輯黃宇