纳米级集成电路系统电源完整性分析_PDF下载[83MB-百度云]桥本正德

本书特色

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进入21世纪以来，集成电路制造工艺的发展日新月异，目前已经进入到了前所未有的纳米级阶段。电源完整性作为系统级芯片设计的重要课题，直接影响到集成电路的可靠性、性能以及功耗。因此，本书作者以系统级电源完整性为切入点，深入探讨了电源完整性的影响、时钟产生及分布、输入/输出单元中的电源完整性设计、电源完整性建模、温度效应以及低功耗电源完整性设计等方面的问题，并以IBMPOWER7 处理器芯片作为实例进行分析，后针对新型碳纳米管互连元件在电源完整性中的应用做了简要讨论。

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作者简介

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作者简介ＭａｓａｎｏｒｉＨａｓｈｉｍｏｔｏ：分别于１９９７、１９９９和２００１年在日本京都大学获得通信和计算机工程学士、硕士和博士学位。自２００４年起，在日本大阪大学的信息系统工程系从事教学和科研工作，目前是副教授。他的主要研究领域为片上电源噪声和信号耦合噪声的建模和测试工作。Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ博士感兴趣的研究包括时序、功耗和信号完整性分析、超低功耗设计、可靠性设计、软错误建模、物理设计的高性能优化和片上高速信号产生。Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ博士已经发表了２００多篇期刊和会议论文，获得２００４年ＡＳＰ－ＤＡＣ佳论文奖和２００８年ＡＳＰ－ＤＡＣ大规模集成电路设计竞赛特别功能奖。他是ＩＥＥＥ、ＡＣＭ、ＩＥＩＣＥ和ＩＰＳＪ成员，也是数个国际会议的技术方案委员会成员，包括ＤＡＣ、ＩＴＣ、ＩＣＣＡＤ、ＶＬＳＩ电路讨论会、ＩＳＰＤ、ＡＳＰ－ＤＡＣ、ＤＡＴＥ、ＩＣＣＤ和ＩＳＱＥＤ。
ＲａｊＮａｉｒ：于１９８６年获得印度迈索尔大学电子通信工程学士学位，于１９９４年获得路易斯安那州立大学电气工程硕士学位。具有超过２５年的工业和学术领域科研工作经验，在工程期刊和会议上发表大量的受邀论文和简报，得到同行的广泛好评。职业生涯一直从事电子和半导体相关工作，主要关注功率和功率传送，信号和电源完整性研究。在近的２０年，ＲａｊＮａｉｒ创办了两个创业公司，主要从事显影硅、封装方面的知识产权和电源完整性相关的电子设计自动化软件。是之前一本关于集成电路电源完整性分析和管理方面著作的合著者，拥有超过４０个授权专利，是半导体业、电源完整性和超大规模／３Ｄ集成方面的专家顾问。作者简介ＭａｓａｎｏｒｉＨａｓｈｉｍｏｔｏ：分别于１９９７、１９９９和２００１年在日本京都大学获得通信和计算机工程学士、硕士和博士学位。自２００４年起，在日本大阪大学的信息系统工程系从事教学和科研工作，目前是副教授。他的主要研究领域为片上电源噪声和信号耦合噪声的建模和测试工作。Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ博士感兴趣的研究包括时序、功耗和信号完整性分析、超低功耗设计、可靠性设计、软错误建模、物理设计的高性能优化和片上高速信号产生。Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ博士已经发表了２００多篇期刊和会议论文，获得２００４年ＡＳＰ－ＤＡＣ佳论文奖和２００８年ＡＳＰ－ＤＡＣ大规模集成电路设计竞赛特别功能奖。他是ＩＥＥＥ、ＡＣＭ、ＩＥＩＣＥ和ＩＰＳＪ成员，也是数个国际会议的技术方案委员会成员，包括ＤＡＣ、ＩＴＣ、ＩＣＣＡＤ、ＶＬＳＩ电路讨论会、ＩＳＰＤ、ＡＳＰ－ＤＡＣ、ＤＡＴＥ、ＩＣＣＤ和ＩＳＱＥＤ。
ＲａｊＮａｉｒ：于１９８６年获得印度迈索尔大学电子通信工程学士学位，于１９９４年获得路易斯安那州立大学电气工程硕士学位。具有超过２５年的工业和学术领域科研工作经验，在工程期刊和会议上发表大量的受邀论文和简报，得到同行的广泛好评。职业生涯一直从事电子和半导体相关工作，主要关注功率和功率传送，信号和电源完整性研究。在近的２０年，ＲａｊＮａｉｒ创办了两个创业公司，主要从事显影硅、封装方面的知识产权和电源完整性相关的电子设计自动化软件。是之前一本关于集成电路电源完整性分析和管理方面著作的合著者，拥有超过４０个授权专利，是半导体业、电源完整性和超大规模／３Ｄ集成方面的专家顾问。
本书作者及分工ＭｏｈａｂＡｎｉｓ：从２０１０年开始作为美国大学在开罗的教职人员，２００３年至２０１０年作为加拿大滑铁卢大学的计算机工程终身教授。他发表和出版过超过１５０篇论文和３本著作，是９个国际期刊的编辑。Ａｎｉｓ博士被授予安大略湖早期研究奖，由于卓越的研究成果获得了科尔顿奖章和ＩＥＥＥ国际低功耗设计奖，他在２００２年获得滑铁卢大学计算机工程博士学位，他主要参与本书第７章编写。
Ｃｈｕｎｇ－ＫｕａｎＣｈｅｎｇ：加州大学迭戈分校计算机科学与工程系教授，１９９１年获得加州大学迭戈分校工程学院ＮＣＲ教学奖，在２０００年成为ＩＥＥＥ会员，２００４、２００６和２００７年获得ＩＢＭ员工奖。在２０１３年获得加州大学迭戈分校卓越职工奖。主要参与第５～６章编写。
ＫｉａｎＨａｇｈｄａｄ：２０１１年获得加拿大滑铁卢大学电气与计算机工程博士学位，在２００８年获得加拿大自然科学和工程委员会研究生奖。主要研究领域为功率和热完整性，低功耗电子学ｖａｒｉａｔｉｏｎ－ｔｏｌｅｒａｎｔ设计，Ｈａｇｈｄａｄ博士２０００年在加拿大安大略多伦多创立Ｈｅｘｏｃｏｍ公司，目前是该公司的工程师和董事长。主要参与第７章的编写。
ＭａｓａｎｏｒｉＨａｓｈｉｍｏｔｏ：本书共同编辑，参与第１～３章和第８章的编写。
ＸｉａｎｇＨｕ：目前是高通公司功率完整性工程师，２０１０年到２０１３年是美国博通公司ＡＳＩＣ后端工程师。２０１２年获得圣地亚哥加利福尼亚大学计算机工程博士学位。主要研究方向包括功率分配网络的分析与优化。主要参与本书第５、６章的编写。
ＲａｊＮａｉｒ：本书共同编辑，主要参与第１、３和８章的编写。
ＭｉｚｕｈｉｓａＮｉｈｅｉ：分别于１９９０、１９９２和２００６年获得日本仙台东北大学电气工程工学学士、工程硕士和博士学位。从１９９２年开始，在日本厚木富士通实验室工作。目前，在厚木国家先进工业科学和技术国家研究所从事石墨烯互连和热管理工艺研究。主要参与本书第１０章的编写。
ＹａｓｕｈｉｒｏＯｇａｓａｈａｒａ：２００８年获得日本坂田大学信息系统工程博士学位。目前在日本国家先进工业科学和技术国家研究所从事纳米电子学研究，主要从事新器件的电子集成研究工作。Ｏｇａｓａｈａｒａ博士获得２００８年ＡＳＰ－ＤＡＣ大学的大规模集成电路设计竞赛特别功能奖，是ＩＥＥＥ和ＩＥＩＣＥ成员。参与本书第３章的编写。
ＡｍｉｒａｌｉＳｈａｙａｎ：２００５年获得伊朗德黑兰大学电气工程学士学位，分别于２００８年和２０１１年获得圣地亚哥加利福尼亚大学计算机工程硕士和博士学位。目前是圣地亚哥博通公司低功耗实现项目组成员，他的研究方向包括低功耗实现、管理和分配。主要参与本书第５、６章编写。
ＨｏｗａｒｄＨ�保樱恚椋簦瑁悍直鹩冢保梗福茨旰停保梗福的昊竦眯挛骼祭砉ぱг貉�士和硕士学位，１９８４年加入ＩＢＭ，从事从封装电气设计和计算机体系分析到新处理器的片上信号和电源完整性分析工作，Ｓｍｉｔｈ先生目前是波基普西市ＩＢＭ公司系统和工艺组传感器工程师，同时作为项目组长负责高集成度ＣＭＯＳ电路和芯片工艺电气分析工作。主要负责本书第９章的编写工作。
ＮａｖｉｎＳｒｉｖａｓｔａｖａ：在印度理工大学获得技术学士学位，加利福尼亚大学硕士和博士学位。在俄勒冈州威尔逊维尔ＭｅｎｔｏｒＧｒａｐｈｉｃｓ公司工作期间主要从事ＶＬＳＩ寄生参数提取和互连模型工作，他在超过２５个高引用率的顶级期刊发表论文并担任多个会议论文的审稿人。负责本书第１０章的编写。
ＴｏｓｈｉｏＳｕｄｏ：分别于１９７３、１９７５和２００６年获得日本东北大学学士、硕士和博士学位。在１９７５年加入日本东芝公司，主要从事ＭＣＭ工艺研究和发展，微处理器封装，高速信号完整性设计，功率完整性设计和ＣＭＯＳ大规模集成系统ＥＭＣ设计工作。在２００７年成为日本芝浦工业大学教授，在２００４年成为ＩＥＥＥ会员。主要负责本书第４章的编写。

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译者序原书前言致谢作者简介本书作者及分工第１章　集成电路电源完整性的重要性１　１�保薄【�体管缩放和电源完整性退化过程１　　１�保豹保薄『愣üβ剩ǎ茫校┖秃愣üβ拭芏龋ǎ茫校模┧醴畔碌缭赐暾�性３　　１�保豹保病〉凸�耗设计及电源完整性退化４　　１�保豹保场〖�成电路中的电源网格噪声５　　１�保豹保础〉缭赐暾�性退化对Ｉ／Ｏ电路及信号完整性的影响８　１�保病〉缭赐暾�性恶化的因素９　　１�保勃保薄〉缭赐暾�性退化对良率的影响９　　１�保勃保病〖跎俚缪估┱购驮黾庸β剩保� 　　１�保勃保场≈圃旒胺庾凹际醯脑銮亢统杀荆保� 　　１�保勃保础∩杓坪脱橹こ杀荆保� 　　１�保勃保怠〔豢沙中�的能源浪费１３　１�保场〔慰嘉南祝保� 第２章　电源和衬底噪声对电路的影响１５　２�保薄〉缭丛肷�和衬底噪声１５　２�保病÷肪兑约把映俚ピ�和电源噪声１７　　２�保勃保薄÷肪堆映俸偷缭丛肷�之间的关系１８　　２�保勃保病∽楹系ピ�延迟２２　　２�保勃保场〈シ⑵魇奔涮匦裕玻� 　２�保场●詈闲вΦ缏芳妒毙蚍治觯玻� 　　２�保唱保薄∧训悖玻� 　　２�保唱保病〉缭丛肷�的时间和空间的相关性３０　　２�保唱保场⊥臣圃肷�模型３２　　２�保唱保础「霭阜治觯常� 　２�保础∧Ｄ猓�射频（ＲＦ）电路的噪声影响３７　　２�保椽保薄〉缭丛肷�３７　　２�保椽保病〕牡自肷�３９　２�保怠∠疤猓矗� 　２�保丁〔慰嘉南祝矗� 第３章　电源完整性中的时钟产生和分布４２　３�保薄∈敝友邮薄⑵�移以及抖动４２　３�保病∮糜谑敝邮鞯幕チ�元件４６　　３�保勃保薄』チ�元件的寄生器件４６　　３�保勃保病〉绺械亩ㄒ澹矗� 　　３�保勃保场〉绺刑崛。矗� 　　３�保勃保础』チ�元件仿真５３　　３�保勃保怠∽ㄓ玫母行曰チ�元件５５　　３�保勃保丁⌒藕糯�输时间和电感５８　３�保场∈敝邮鹘峁辜捌浞抡妫叮� 　　３�保唱保薄∈敝邮鹘峁梗叮� 　　３�保唱保病」ひ导妒敝臃植纪�络应用６３　３�保础〉缭丛肷�引起的时钟偏移６４　　３�保椽保薄〈�行电路中的电源噪声６４　　３�保椽保病≡肷�敏感的时钟分布网络仿真６５　　３�保椽保场≡诘缪梗趾臀露龋员浠�的情况下，时钟偏移分析的实例６６　　３�保椽保础∮胧敝悠�移和电源噪声有关的其他工作７１　３�保怠∈敝硬�生７１　　３�保氮保薄《杂氲缭赐暾�性有关的锁相环和延迟锁相环的讨论７２　　３�保氮保病∷�相环结构７３　　３�保氮保场∽荚颍保航�锁相环与噪声进行隔离７４　　３�保氮保础∽荚颍玻航�单端电路以及物理版图设计为差分形式７６　　３�保氮保怠∽荚颍常夯仿仿瞬ㄆ鳌⑵�置产生电路和压控振荡器的电源抑制比、噪声设计７８　３�保丁∈�据通信的时钟提取８０　　３�保丢保薄】�关式鉴相器８０　　３�保丢保病∈�据恢复延迟锁相环和相位插值器８１　３�保贰∽芙幔福� 　３�保浮〔慰嘉南祝福� 第４章　Ｉ／Ｏ电路中的信号及电源完整性设计８３　４�保薄∫�言８３　４�保病〉ザ耍桑�Ｏ电路设计８４目　　录Ⅺ　　　４�保勃保薄⊥�步开关输出噪声８４　　４�保勃保病〔饬康耐�步开关输出噪声与仿真值的相关性８７　　４�保勃保场∑�上电源分布网络的测量以及全局电源分布网络中的反谐振峰值８９　　４�保勃保础⌒藕磐暾�性和电源完整性的联合仿真８９　　４�保勃保怠〈幼ㄓ眉�成电路芯片中所见的整体电源分布网络阻抗９３　　４�保勃保丁∑涤蚰诘哪勘曜杩梗梗� 　　４�保勃保贰〔捎靡览涤谄德誓勘曜杩沟男藕潘ゼ豕兰疲梗� 　４�保场〔罘郑桑�Ｏ设计９９　　４�保唱保薄〔罘郑桑�Ｏ电路的信号完整性建模９９　　４�保唱保病〔罘执�输线、串扰噪声和通孔的影响１００　　４�保唱保场』�织玻璃纤维的共模转换１０１　４�保础∪�维系统级封装中的电源完整性设计和评估１０５　　４�保椽保薄】碜芟呓峁沟挠攀疲保埃� 　　４�保椽保病∪�种层叠芯片和三维系统级封装配置１０７　　４�保椽保场⊥暾�的电源分布网络阻抗及其对同步开关输出噪声的影响１１３　４�保怠∽芙幔保保� 　４�保丁〔慰嘉南祝保保� 第５章　电源完整性退化及建模１２１　５�保薄”尘埃保玻� 　５�保病〉缭赐暾�性建模１２３　　５�保勃保薄“寮兜缭赐暾�性１２３　　５�保勃保病》庾肮芸堑牡缭赐暾�性１２４　　５�保勃保场∑�上电源网格完整性１２４　５�保场〉缭赐暾�性分析１２５　５�保础∑涤蚍治觯保玻� 　５�保怠∈庇蚍治觯保玻� 　５�保丁∧勘曜杩贡尘埃保玻� 　５�保贰∥侍夤�式化１３０　５�保浮�*坏情况电源分布网络输出电压噪声１３０　５�保埂∥蘅墒迪中韵拗频淖杩梗保常� 　５�保保啊【哂锌墒迪中韵拗频淖杩梗保常� 　　５�保保蔼保薄∫唤鬃杩梗保常� 　　５�保保蔼保病《�阶阻抗１３４　５�保保薄∈导实缭捶植纪�络１３９　　５�保保豹保薄∥薜刃Т�联电阻的理想ＬＣ结构１４０