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信号完整性的解决方法
对芯片设计,通常采用两种方法解决信号完整性问题。其RF解决方案集中于传输线,常在封装边界上使用阻抗匹配办法,而数字(即宽带)解决方案则强调选择封装,控制同步切换数量和切换速度,在封装外部电源引脚与地之间使用旁路电容,在IC内部的电容则通过金属层的重叠来实现,即为高速瞬态电流提供一个局部低阻抗通路,防止接地反弹。
然而,当面临深亚微米设计中的信号完整性问题时,通常的解决方案不再适用。例如,限制边沿速率(Slew rate)虽然能够明显地改善接地反弹和串扰,但它同时限制了时钟速率。研究新的解决方法必须能够适宜深亚微米的IC设计。如增加衬底电阻问题可采用绝缘体上硅技术(SOI)来解决,这是在微米IC设计中被广泛采用的技术。现在,解决信号完整性问题的方法主要是电路设计、合理布局和建模仿真[3]。
2.2.1 电路设计
在电路设计过程中,通过设计控制同步切换输出数量,同时控制各单元的最大边沿速率(dI/dt 和dV/dt),得到最低且可接受的边沿速率,这可以有效地控制信号的完整性。也可为高输出功能块(如时钟驱动器)选择使用差分信号。比如,通常时钟使用ECL信号或全摆幅的差分信号。对于应用工程师,通常是在传输线上端接无源元件(电阻、电容和铁氧体),来实现传输线与负载间的阻抗匹配。端接策略的选择应该是对增加元件数目、开关速度和功耗的折中。端接串联电阻R或RC电路,应该尽量靠近激励端或接收端,并获得阻抗匹配,同时,电阻R(如10Ω)可以消耗掉逻辑电路的无用直流功率,电容(如39PF)可以在满足开关速度的条件下削弱阻尼振荡强度,但同时须仔细选择该电容,防止其引脚电感引起的振荡(ringing)。
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