RF 패키지 인덕턴스가 실리콘 기판 커플링에 미치는 영향 모델링 및 해석

Abstract

이 논문에서는 패키지 인덕턴스를 고려한 다중 단자에서의 전도성 실리콘 기판에서의 커플링을 모델링하고 정량적으로 특성화한다. 이것을 위해 2단자 커플링 모델로부터 추출할 수 있는 모델 파라미터를 일반적인 구조에 적용할 수 있도록 개선하였다. 그리고 다중 단자의 노이즈 소스에 의한 기판 커플링 특성을 위해 기판의 주파수 의존적인 특성을 정확히 반영하는 2단자 기판 커플링 모델을 선형적으로 결합함으로써 일반적인 구조에 적용될 수 있도록 확장하였다. 또한 패키지 인덕턴스는 시스템의 특성 주파수를 높은 주파수 영역으로 이동시킴으로써 결과적으로 기판 커플링을 증가시키므로 정확한 분석이 요구된다. 따라서 기판 커플링 모델에 패키지 인덕턴스 성분을 추가하고 이를 정량적으로 분석함으로써 설계 초기 단계에서 패키지의 영향과 기판 커플링의 영향을 동시에 고려한 회로 성능 분석이 가능하도록 하였다. 그러므로 이 논문에서 제안한 방법은 복잡한 혼성 신호 회로의 성능 분석에 매우 유용하게 이용될 수 있다. Including RF package inductance, substrate coupling through conductive silicon(Si)-substrate is modeled and quantitatively characterized. 2-port substrate coupling model is extended for the characterization of multi-port substrate coupling between digital circuit block and analog/RF circuit block. Furthermore, scalable parameter extraction model is developed. Multi-port substrate coupling can be investigated by linearly superposing a frequency-dependent 2-port substrate coupling model using scalable parameters. In addition, Substrate coupling including RF package inductance effect is quantitatively investigated. It is shown that package effect increases substrate coupling and shifts a characteristic frequencies(i.e., poles) to the higher frequency range. The proposed methodology can be efficiently used to the mixed-signal circuit performance verification.