Étude des phénomènes de réflexions, de diaphonie et de stabilité des alimentations sur les cartes à haute densité d’interconnexions

par Alexandre Amédéo

Thèse de doctorat en Électronique, électrotechnique, automatique

Sous la direction de François Costard.

Soutenue en 2010

à Cachan, Ecole normale supérieure .


  • Résumé

    L’étude des différents phénomènes d’Intégrité de Signal (IS) a nécessité la mise en oeuvre d’un véhicule de test (VT) spécifique, conçu suivant des contraintes industrielles. La carte réalisée présente un environnement complexe avec des zones à haute densité d’interconnexions (HDI) et permet d'étudier l’ensemble des phénomènes IS. Une première partie a permis d’étudier les variations sur l’impédance caractéristique des pistes provoquées d'une part par le procédé de fabrication et d'autre part par les contraintes d’un routage HDI. L’impact de ces désadaptations a ensuite été quantifié. L’étude de la diaphonie a nécessité la mise en place d'un modèle de simulation simplifié pour valider la méthodologie utilisée par l’outil d’analyse de la suite Cadence. Les simulations ont ensuite été confrontées aux résultats de mesures pour étudier la validité de l’outil et pour définir la configuration à mettre en oeuvre, afin que les simulations soient représentatives des signaux réels. Une dernière partie est consacrée à l’étude de l’intégrité des alimentations. Les résultats de simulations issus de l’outil Power Integrity sont comparés aux résultats de mesures effectuées sur le VT en utilisant un VNA. Le réseau de découplage est caractérisé par son impédance dans une analyse fréquentielle. Nous avons étudié la caractérisation des plans d’alimentations, des modèles de condensateur ainsi que les inductances parasites introduites par le placement et le routage. Enfin, une étude a été effectuée pour optimiser le placement des condensateurs de découplage sur le circuit imprimé tout en limitant l’apparition d’inductances parasites.

  • Titre traduit

    Reflection, crosstalk and power integrity studies on high-speed ans high-density interconnect design


  • Résumé

    The study of Signal Integrity (SI) phenomena required the implementation of a specific test vehicle, conceived according to industrial constraints. The printed circuit board (PCB) that was manufactured is a complex environment based on high speed and high density interconnections (HDI), and which allows for the study of all SI phenomena. In the first part, the characteristic impedance variations due to both the manufacturing process and the HDI layout are studied. The impact of these miss-adaptations was then quantified. The crosstalk study then required the set-up of a simplified simulation model to validate the methodology used by Cadence’s tool. Simulation was then compared with experimental results to study the tool’s validity and to define the correct tool configuration to obtain simulations that are more representative of real signals. The last part is dedicated to the study of Power Integrity. The simulations results obtained using dedicated tools are compared with the measured results on Test Vehicle using VNA. The Power Distribution Network is characterized using impedance analysis in the frequency field. We studied the characterization of power plans, of capacitor models as well as the parasitic inductance introduced by capacitor’s placement. Finally, a study was done to provide an efficient solution of decoupling capacitors placement while seeking to minimize their parasitic inductance.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (221 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 211-216

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