비주기 전자기 밴드갭이 국소 배치된 고속 패키지/PCB 전원분배망 해석 방안 (Analytical Method for Aperiodic EBG Island in Power Distribution Network of High-Speed Packages and PCBs)

서지정보

· 발행기관 : 한국항행학회
· 수록지 정보 : 한국항행학회논문지 / 28권 / 1호 / 129 ~ 135페이지
· 저자명 : 김명회

초록

본 연구에서는 고속 반도체 패키지 및 PCB 내 노이즈 저감에 활용되는 비주기 전자기 밴드갭 기반 전원분배망에 대한 해석 방안을 제안한다. 비주기 전자기 밴드갭은 고속 반도체 시스템 성능 저하의 주요 원인 중 하나인 고주파․광대역 전원 노이즈를 효율적으로 감쇠할 수 있는 방안이지만 해석 시간 증대로 인해서 노이즈 감쇠 특성을 예측하는 데 어려움이 있다. 제안하는 해석적 방법에서는 전자기 밴드갭 단위셀 결합 구조에 대한 임피던스 파라미터를 도출하며 국소 배치된 전자기 밴드갭 구조를 포함하는 전원분배망의 전체 임피던스 파라미터를 도출한다. 국소배치된 전자기 밴드갭 구조의 임피던스 파라미터와 기존 전원분배망 구조의 임피던스를 효율적으로 등가치환할 수 있는 수식적인 방안을 제시한다. 제안하는 해석적 방법을 검증하기 위해서 전자기 밴드갭 구조가 국소배치된 PCB 테스트 샘플을 제작했다. 이 구조에 대한 3차원 전자장 시뮬레이션 결과, 측정결과, 제안 방안 결과를 비교한 결과 제안하는 해석적 방안은 높은 정확도를 보여줬으며 기존 3차원 전자장 시뮬레이션 기반 해석 방법 대비 99.7 % 해석 시간 단축을 달성했다.

영어초록

In this paper, an analytical approach for the design and analysis of an aperiodic electromagnetic bandgap (EBG)-based power distribution network (PDN) in high-speed integrated-circuit (IC) packages and printed circuit boards (PCBs) is proposed. Aperiodic EBG is an effective method to solve the noise problem of high-speed IC packages and PCBs. However, its analysis becomes challenging due to increased computation time. To overcome the problem, the proposed analytical method entails deriving impedance parameters for EBG island and the overall PDN, which includes locally placed EBG structures. To validate the proposed method, a test vehicle is fabricated, demonstrating good agreement with the measurements. Significantly, the proposed analytical method reduces computation time by 99.7 % compared to the full-wave simulation method.

참고자료

· 없음