本发明专利技术提供一种电源分配系统分析方法，以利用单激、多激与同步切换噪声分析来评估一芯片的电源分配系统，如芯片封装。芯片于多个由接垫形成的电源端口而电连接于电源分配系统，以从各电源端口取得偏压电压及电流。而单激分析即是在各电源端口上分别导通给定电流，并依据各电源端口所提供的电压来分析各电源端口的等效阻抗。多激分析使一给定电源端口导通电流，并量测其它各电源端口的电压以评估该给定电源端口与其它电源端口间的耦合。同步切换噪声分析分别使不同数目个电源端口同时导通电流，并据此来评估电源分配系统在不同情形下的等效阻抗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电源分配系统的分析方法及相关技术，特别是涉及一种能有效反映电源分配系统中各电源端口相互耦合情形的分析方法及相关技术。
技术介绍
在现代化的信息社会中，各种资料、数据、影音信息都能以电子讯号的方式快速地传输、处理及储存，因此各式各样用来处理电子讯号的电子电路，也就成为现代信息社会最重要的硬件基础之一。如本领域的技术人员所熟知，现代的电子电路是以半导体工艺形成于半导体芯片上的；不过，半导体芯片本身的机械特性较为脆弱，故半导体芯片要包装/附着于适当的封装及/或电路板上，才能保护半导体芯片。为了使芯片本身能与外界的其它芯片/电路交换电子讯号，封装/电路板上会设有讯号布线，这些讯号布线对内可连接于芯片，对外则可连接至其它芯片/电路，以做为芯片与外界交换讯息的途径。同理，封装与电路板上也会分布有电源布线；这些电源布线对内可连接于芯片，对外则可连接至外界电源(像是稳压器，regulator)，以使芯片本身能从外界电源汲取运作所需的偏压电压与电流；而这些在封装/电路板上的电源布线就可视为芯片的电源分配系统。理想上，电源分配系统的电源布线是完美导体，能够将外界电源完全地传输至芯片内。然而，事实上，这些电源布线上会有寄生电感及寄生电阻，电源布线间也会有电气性质的耦合，以上这些不理想因素都会影响电源分配系统传输电力的能力与特性，让电源分配系统无法将外接电源的电力完全传输至芯片。譬如说，如本领域技术人员所熟知，当芯片要输出时变电子讯号时，芯片中的输出驱动电路必需要汲取偏压电流来驱动电子讯号的输出；随着电子讯号的讯号内容转变，输出驱动电路所需要的偏压电流也会转变，而电源供应系统也应该依照输出驱动电路的需求而对应地将时变的偏压电流经由电源布线而传输至芯片中的输出驱动电路。不过，在传输时变的偏压电流时，由于电源分配系统的电源布线上分布有寄生的等效电感，故当时变偏压电流流经电源布线时，就会在电源布线上引发压降，进而影响电源布线所能传输的偏压电压，使芯片实际接收到的偏压电压并非外界电源所供应的电压。若芯片接收的偏压电压不理想，连带地也会影响芯片中各相关电路的偏压运作，甚至导致误动作。在现代化的芯片中，由于芯片会以高速、高运作时钟来处理大量(多位)的数据，故芯片中常会有许多输出驱动电路会在同一时间进行同步切换来输出时变电子讯号，而这些同步切换会连带地使总偏压电流剧烈改变，故电源布线上因等效寄生电感所产生的压降也就会更明显；对电源分配系统来说，这些因非理想因素所导致的压降就形成了偏压电压中的同步切换噪声(SSN，simultaneous switching noise)。为了要控制电源分配系统中的非理想因素，首要关键就是要定量地分析/估计电源分配系统中非理想因素对偏压电力的影响程度；这样，芯片设计者才能适当地改进芯片中的电路设计，或是改进电源分配系统的设计，加上适当的补偿电路(像是去耦电容，decoupling capacitor)，以减少电源分配系统中非理想因素所导致的负面影响。在现有的电源分配系统分析方法中，是以单一接垫的等效电感为基准来估计电源分配系统中不理想因素所导致的偏压电压压降。如本领域技术人员所熟知，芯片上会设有多个正接垫(power pad)与多个地接垫(ground pad)，分别经由电源分配系统中的电源布线而连接至偏压电源的正端及地端。假设在单一一对的正接垫与地接垫(可视为一组接垫组或一电源端口)中，各接垫连接的对应电源布线上总共寄生有等效电感Leff，则当这一对正接垫与地接垫要从对应的电源布线上汲取偏压电流I时，就会在电源布线上形成压降Vd，而此压降Vd就可表示为Vd＝Leff*(dI/dt)；也就是说，压降Vd会正比于等效电感的电感值与电流的时变率。若芯片中总共有N个接垫组，现有的分析方法就会直接以N*Leff*(dI/dt)来估计电源分配系统中因不理想因素而导致的压降。换句话说，现有的电源分配系统分析方法中，是先估计电源分配系统于单一接垫组上的等效电感，再直接沿用此一等效电感来估计芯片上所有接垫组的总和效应，以此来评估电源分配系统因非理想因素所导致的压降。然而，上述的现有分析方法也有缺点。其缺点之一，就是现有分析方法没有考虑到各电源布线间的耦合。在电源分配系统中，除了单一接垫组上的电源布线会因自感(self-inductance)而形成等效电感Leff外，其实不同接垫组所对应的不同电源布线间也会有互耦的互感(mutual inductance)与寄生电容，这些因素都会影响电源分配系统的特性与表现(像是压降)。而现有分析方法仅将N个接垫组的自感相加来评估电源分配系统，显然无法反映上述这些互耦因素对电源分配系统的影响，当然也就无法有效、精确地定量评估电源分配系统的表现。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种能有效反映电源分配系统中各电源布线间互耦情形的分析方法，以克服现有技术的缺点，协助芯片设计者更精确地定量分析在电源分配系统中由非理想因素所造成的影响，并使设计者能设计出更佳的相关补偿机制(像是去耦电容)。此外，本专利技术还能针对不同的同步切换情形分别提供简化却又精确的对应等效电路，以协助芯片设计者了解/仿真电源分配系统在传输偏压电力时的运作情形。本专利技术的分析方法中包括有三个主要的分析程序单激分析、多激分析与同步切换噪声分析。针对一个能从多个电源端口(接垫组)将外界电源提供的电力传输至芯片的电源分配系统来说，单激分析系针对各个不同的电源端口，每次使其中一个电源端口开始传输一给定偏压电流(其它电源端口则不传输电流)，并量测该电源端口所能提供的偏压电压，以比较该偏压电压与外界电源所提供的电压；两电压间的差异就是单电源端口上因非理想因素所导致的压降。根据压降与该给定的偏压电流大小，就可估计该电源端口上的等效阻抗与等效电感。针对不同的电源端口分别估计其对应的等效阻抗与等效电感，可初步地了解各电源端口上的自感等因素，并了解哪些电源端口是电源分配系统中较弱、较容易受非理想因素影响的电源端口。多激分析可针对某一给定的电源端口来进行。多激分析使该给定电源端口开始传输一给定的偏压电流(其它电源端口则不传输电流)，并量测该电源端口与其它电源端口所能提供的偏压电压。此多激分析可用来了解各电源端口相互间的耦合情形。举例来说，在进行多激分析时，若某一电源端口所提供的偏压电压与该给定电源端口所提供的偏压电压相近，就代表该电源端口与该给定电源端口间的电气耦合较强，比较可能互相影响。反之，若另一电源端口所提供的偏压电压与该给定电源端口所提供的偏压电压相差较大，则代表该电源端口与该给定电源端口间的电气耦合较弱，较不容易互相影响。换句话说，在进行多激分析后，就可对不同电源端口间的耦合情形提供进一步的分析信息。同步切换噪声分析也可针对电源分配系统中的一个给定电源端口来进行。在进行同步切换噪声分析时，每次可使不同数目的电源端口(可包括该给定电源端口本身)同时导通给定的偏压电流，并量测该给定电源端口所能提供的偏压电压，以根据偏压电压与导通的总偏压电流大小而估计出该给定电源端口上的等效阻抗与等效电感。在使不同数目的电源端口同时导通电流时，也就是模拟不同的同步切换情形；而针对不同数目的导通电源端口而分别计算出来的等效阻抗与等效电感，也就代表本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种分析电源分配系统的方法，以分析一芯片所对应的电源分配系统；该电源分配系统可经由多个接垫组连接于该芯片，任一接垫组包含一正接垫与一地接垫，以将一外界电源所提供的电力分别经由该正接垫及该等地接垫而传输该芯片；而该方法包含有：进行一单 激分析，得到该电源分配系统的一接垫组所对应的等效阻抗；重复进行该单激分析，以得到该电源分配系统的所述接垫组中至少二个接垫组在单激分析下的等效阻抗；比较所述得知的接垫组在单激分析下的等效阻抗，以选出一最劣的接垫组；以及 进行一同步切换噪声分析，计算该最劣的接垫组在该芯片的多个驱动电路同步切换下的等效阻抗。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐鑫洲，萧朝阳，
申请(专利权)人：威盛电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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