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GHz를 전후한 영역에서 PI 특성은 decoupling capacitor, layer-stackup 구성, fanout via 구조 같은 요소 외에도 power plane의 shape 형상 영향을 많이 받는다. 형상에 따라서 PI 특성이 어떻게 바뀌는지 관찰하고 정리하면, 어떤 형상으로 디자인을 해야 원하는 목표를 달성할 있는지 알 수 있다.

Shape Design for Giga-Speed DRAM DUT Board.pptx

(제한 문서)

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PI BASIC.pdf

PDN impedance에 영향을 주는 요소는 여러 가지가 있는데, 그 중에서 Pin 수, Plane Pair수, Capacitor 종류 수의 영향만 살짝 살펴 보았다.

PDN 영향 요소 몇가지.pdf

예전에는 system의 BW가 memory의 B/W보다 컸다. 그러나 2003년부터 memory의 B/W가 system 보다 커지기 시작해서 현재는 1.5배에 이른다. 이것은 메모리 시스템에서 dual channel 구조(128bit)를 채택했기 때문이다. 향후에는 더 넓은 B/W를 확보하기 위해서 quad channel 구조로 갈 것이다. BW가 넓어지려면 기본 주파수가 올라가야 되고 이것은 필연적으로 SI와 PI 이슈를 가져온다. 또한 공급 전원은 점점 낮아지는데 이것은 PI 이슈를 가져온다. 이런 이슈들을 다루는 과정에서 target spec이 정해지게 된다.

고속 인터페이스에서 어떻게 정확하게 SI와 PI를 분석할까? 첫째로, worst case condition을 고려한다. 둘째로, 여러 가지 방법(time domain, frequency domain)을 사용하여 분석한다. 셋째로, via, socket, package등 정교한 모델링을 이용한다.

패키지 모델링의 경우 기존에는 lumped RLC 모델을 사용하여 왔다. 이 경우 mutual effects를 고려하기 힘들고, loss를 반영하기 힘들다. 이때, s-parameter 모델을 사용하면 쉽게 이를 해결 할 수 있다. S-parameter 모델을 사용하면, BW를 체크하기 쉽고, 주파수 dependent한 파라미터들이 반영 되어 있어서 좋다. 반면에, passivity violation이나 causality violation을 유발할 가능성이 있고 transition simulation을 할 때는 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.

SI는 크게 jitter와 voltage swing으로 판단을 한다. 이때 jitter는 PVT, Dj/Rj, Vox, Output impedance control등 TX의 특성과, X-talk, ISI 에 의해서 유발된다. 그리고 충분한 voltage swing을 확보하기 위해서는 인터페이스에서 Ron/Rtt을 최적화 해야 한다.