基于FDTD方法的信号完整性研究

【摘要】： 随着高速数字电路和高集成度芯片技术的飞速发展，电路中的电磁兼容问题愈来愈受到关注。而实际中系统信号频率的越来越高，作为集成电路系统中信号互连线的多导体传输线，其时域响应分析成了保证高速电子信息系统正常工作的必须环节。在现代的高速电路设计中，经常会出现一些互连的问题如延迟、反射、衰减、散射、串扰、地弹等，即使是传输很短的一段距离，这些效应也可能会导致显著的脉冲畸变。传统的设计方法是进行软件仿真，得出结果，并依据个人经验进行互连结构的设计。这样做的缺点是仿真的频带很窄，而且准确性不高，因此不适合如今科技发展的需要。而FDTD方法可以通过一次模拟就得出全部时域的所有响应，并拥有很高的准确性，因此发展这种方法对与互连结构的设计有着重要的意义。 本文首先介绍了FDTD的基础理论，并对应用FDTD进行电磁建模中的一些关键技术进行了介绍。其次对信号完整性的经典理论进行了分析，提出了一种以FDTD来分析多导体互连结构串扰噪声的方法。最后以此为基础计算了平行和非平行互连结构中无过孔、有过孔、有过孔加屏蔽线对串扰的影响，得出了近端串扰和远端串扰的参数，并对结果进行了讨论。通过与文献结果的对比，验证了程序计算的正确性和有效性。这对于今后进一步研究更复杂的互连和封装结构是很有帮助的。