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Modelos para la representación de las propiedades de propagación de ondas electromagnéticas en líneas de transmisión en los diferentes niveles de un sistema electrónico
Gabriela Méndez-Jerónimo
Reydezel Torres Torres
Acceso Abierto
Atribución-NoComercial-SinDerivadas
Transmission lines
Modeling
Constant propagation
Interconnects are structures which are in all the integration levels of an electronic system: from the transistor-transistor connections (locals) to those that are used to link two or more printed circuit boards. The main effects which affect the propagation characteristics of the signals through interconnects are different at each interconnect level and also depend on the operation frequency. As example, interconnects on printed circuit boards operating at microwave frequencies strongly depend on the periodic relative permittivity of the dielectric substrates and also on the metal roughness. On the other hand, these effects are not relevant for the on-wafer interconnects because the substrates use not to be periodic and because the roughness is very low. In fact, the main effects in on-chip interconnects are the high resistance and capacitance which are due to their extremely small dimensions. These effects introduce a high attenuation and increase the signal delay. In fact, they are the reason why on-chip interconnects are considered as the bottleneck for the development of systems operating at very high data rates. As it can be seen, the interconnects are an important part of electronic systems so that their analysis is currently an important research topic. The Ph. D project reported in this thesis is focused on the study, characterization and modeling of the principal effects which affect the propagation of the signals when they travel in interconnect. Interconnect on PCB and on-chip levels were studied as part of this work. In order to do that, relevant structures in the state of the art were considered as test vehicles. Besides, all the proposed models were experimentally verified and they are useful for evaluating and even for the optimization of the considered transmission lines.
Las interconexiones son estructuras que se encuentran en todos los niveles de integración de un sistema electrónico: desde las que hacen la conexión transistor-transistor (locales) hasta las que unen a dos o más de una tarjeta de circuito impreso. En cada nivel de interconexión y dependiendo de su frecuencia de operación, los efectos que dominan las características de propagación de las señales son diferentes. Por ejemplo, en las líneas fabricadas en tecnología de circuito impreso que operan en el rango de las microondas, dos de los efectos dominantes en la propagación de las señales son: la permitividad periódica del substrato y la rugosidad del conductor. Por otra parte, en las interconexiones en chip estos efectos no son relevantes ya que el substrato no presenta la periodicidad que tienen los substratos de PCB y la rugosidad es muy pequeña. En este tipo de interconexiones, los efectos que dominan son la alta resistencia y capacitancia, debidos a las dimensiones extremadamente pequeñas de las interconexiones. Dichos efectos introducen una elevada atenuación y aumentan el retardo de la señal y es por ellos que las interconexiones en chip son consideradas un cuello de botella en el desarrollo de nuevos sistemas de alta velocidad. Como puede observarse, las interconexiones son parte importante de los sistemas electrónicos y es por esta razón que actualmente el estudio de su comportamiento es un tópico de investigación relevante. El proyecto doctoral reportado en esta tesis está dedicado al estudio, caracterización y modelado de los principales efectos que intervienen en la propagación de las señales a través de las interconexiones dentro de un sistema electrónico. En este trabajo, se estudiaron y modelaron interconexiones en nivel PCB y chip. Para ello, en cada nivel se emplearon como vehículos de prueba estructuras relevantes en el estado del arte. Además, todos los modelos propuestos se verificaron experimentalmente y son útiles para la evaluación e incluso la optimización de las diferentes estructuras estudiadas.
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
2018-12
Tesis de doctorado
Español
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Méndez Jerónimo, G., (2018), Modelos para la representación de las propiedades de propagación de ondas electromagnéticas en líneas de transmisión en los diferentes niveles de un sistema electrónico, Tesis de Doctorado, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica.
ELECTRÓNICA
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