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http://inaoe.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1009/2439| Physically based analyses of interconnects and characteristic impedance in microwave printed and integrated circuits | |
| Yojanes Andrés Rodríguez Velásquez | |
| Roberto Stack Murphy Arteaga Reydezel Torres Torres | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Interconnects Transmission lines S-parameters Signal integrity | |
| This dissertation presents a study of the characterization and experimental data-based modeling of interconnects in printed circuit boards (PCB) and integrated circuits (ICs). The study spans a range of tens of gigahertz, up to 60 GHz. Moreover, the importance of transmission line (TL) methods to obtain a complete panorama of signal integrity in interconnect channels is highlighted. The experimental characterization of TLs is presented, showing methods to extract the propagation coefficient 𝛾 (also known as propagation constant) and characteristic impedance 𝑍𝑐. In order to obtain 𝛾, a method to improve the extraction using multiple lines is proposed (based on multiline TRL). An analysis of the limitations to obtain 𝑍𝑐 from experimental data is presented, and the advantages and disadvantages of the currently used methods are expounded upon. An important problem to solve when a TL is measured is the extraction of the transitions used to access the lines. Therefore, a method to extract the parameters of these transitions is introduced, proposing an equivalent circuit model for their characterization. In order to solve the problem of extracting 𝑍𝑐 in IC transmission lines, a method that only uses measurements and 𝛾 is proposed, and an equivalent circuit is deduced for the 𝑅𝐿𝐺𝐶 (resistance-inductance-conductance-capacitance) transmission line model parameters. Finally, an S-parameter based equivalent circuit is proposed to model the internal interconnects of stacked chips, or Through Silicon Vias (TSV). A study varying the conductivity and number of return vias in 3D electromagnetic solvers was performed, providing valuable results in the frequency and time domains. En esta tesis se presenta un estudio sobre la caracterización y modelado de interconexiones en placas de circuito impreso PCB y circuitos integrados IC, basado en datos experimentales para un rango de decenas de gigahercios. En consecuencia, se expone la importancia de los métodos de línea de transmisión TL para obtener una visión completa sobre la integridad de la señal en los canales de interconexión. Se presenta una caracterización experimental de TLs, mostrando métodos para extraer la constante de propagación 𝛾 y la impedancia característica 𝑍𝑐. Para obtener 𝛾 se propone un método que mejora la extracción utilizando múltiples líneas (basado en TRL multilínea). Se presenta una caracterización de los problemas para obtener 𝑍𝑐 con datos experimentales y se estudian las ventajas y desventajas de los métodos actualmente utilizados. Un problema importante a resolver cuando se mide una TL, es la extracción de las transiciones utilizadas para acceder a las líneas. Por tanto, se introduce un método para extraer los parámetros de estas transiciones, proponiendo un modelo de circuito equivalente para su caracterización. Para resolver el problema de extracción de 𝑍𝑐 en líneas de transmisión en IC, se propone un método que utiliza únicamente las mediciones y 𝛾, además de presentar un modelo de circuito equivalente para los parámetros 𝑅𝐿𝐺𝐶 (resistencia-inductancia-conductancia-capacitancia) de la TL. Finalmente, se propone un circuito equivalente basado en parámetros-S para modelar las interconexiones internas en chips apilados, llamadas vías a través del silicio (TSV). Se realiza un estudio variando la conductividad y el número de vías de retorno en simuladores electromagnéticos 3D, mostrando resultados valiosos en el dominio de la frecuencia y del tiempo. | |
| Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| 2022-12 | |
| Tesis de doctorado | |
| Inglés | |
| Estudiantes Investigadores Público en general | |
| Rodríguez-Velásquez, Y. A., (2022), Physically based analyses of interconnects and characteristic impedance in microwave printed and integrated circuits, Tesis de Doctorado, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica. | |
| ELECTRÓNICA | |
| Versión aceptada | |
| acceptedVersion - Versión aceptada | |
| Aparece en las colecciones: | Doctorado en Electrónica |
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