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Caractérisation et analyse du couplage substrat entre le TSV et les transistors MOS dans les circuits intégrés 3D.

2013
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Release : 2013
Genre :
Kind : eBook
Book Rating : /5 ( reviews)

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Book Synopsis Caractérisation et analyse du couplage substrat entre le TSV et les transistors MOS dans les circuits intégrés 3D. by : Mélanie Brocard

Download or read book Caractérisation et analyse du couplage substrat entre le TSV et les transistors MOS dans les circuits intégrés 3D. written by Mélanie Brocard. This book was released on 2013. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ces dernières années ont vu l'émergence d'un nouveaux concept dans le domaine de la microélectronique pour répondre aux besoins grandissant en termes de performances et taille des puces et trouver une alternative au loi de Moore et de More than Moore qui atteignent leur limites. Il s'agit de l'intégration tridimensionnelle des circuits intégrés. Cette innovation de rupture repose sur l'empilement de puces aux fonctionnalités différentes et la transmission des signaux au travers des substrats de silicium via des TSV (via traversant le silicium). Très prometteurs en termes de bande passante et de puissance consommée devant les circuits 2D, les circuits intégrés 3D permettent aussi d'avoir des facteurs de forme plus agressifs. Des points clés par rapport aux applications en vogue sur le marché (téléphonie, appareils numériques) Un prototype nommé Wide I/O DRAM réalisé à ST et au Leti a démontré ses performances face à une puce classique POP (Package on Package), avec une bande passante multipliée par huit et une consommation divisée par deux. Cependant, l'intégration de plus en plus poussée, combinée à la montée en fréquence des circuits, soulève les problèmes des diaphonies entre les interconnexions TSV et les circuits intégrés, qui se manifestent par des perturbations dans le substrat. Ces TSV doivent pouvoir véhiculer des signaux agressifs sans perturber le fonctionnement de blocs logiques ou analogiques situés à proximité, sensibles aux perturbations substrat. Cette thèse a pour objectif d'évaluer ces niveaux de diaphonies sur une large gamme de fréquence (jusqu'à 40 GHz) entre le TSV et les transistors et d'apporter des solutions potentielles pour les réduire. Elle repose sur de la conception de structure de test 3D, leur caractérisation, la modélisation des mécanismes de couplage, et des simulations.

Analyse Et Caractérisation Des Couplages Substrat Et de la Connectique Dans Les Circuits 3D

2016
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Author :
Release : 2016
Genre :
Kind : eBook
Book Rating : 298/5 ( reviews)

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Book Synopsis Analyse Et Caractérisation Des Couplages Substrat Et de la Connectique Dans Les Circuits 3D by : Fengyuan Sun

Download or read book Analyse Et Caractérisation Des Couplages Substrat Et de la Connectique Dans Les Circuits 3D written by Fengyuan Sun. This book was released on 2016. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: The proposal of doubling the number of transistors on an IC chip (with minimum costs and subtle innovations) every 24 months by Gordon Moore in 1965 (the so-called called Moore's law) has been the most powerful driver for the emphasis of the microelectronics industry in the past 50 years. This law enhances lithography scaling and integration, in 2D, of all functions on a single chip, increasingly through system-on-chip (SOC). On the other hand, the integration of all these functions can be achieved through 3D integrations . Generally speaking, 3D integration consists of 3D IC packaging, 3D IC integration, and 3D Si integration. They are different and mostly the TSV (through-silicon via) separates 3D IC packaging from 3D IC/Si integrations since the latter two uses TSVs, but 3D IC packaging does not. TSV (with a new concept that every chip or interposer could have two surfaces with circuits) is the heart of 3D IC/Si integrations. Continued technology scaling together with the integration of disparate technologies in a single chip means that device performance continues to outstrip interconnect and packaging capabilities, and hence there exist many difficult engineering challenges, most notably in power management, noise isolation, and intra and inter-chip communication. 3D Si integration is the right way to go and compete with Moore's law (more than Moore versus more Moore). However, it is still a long way to go. In this book, Fengyuan SUN proposes new substrate network extraction techniques. Using this latter, the substrate coupling and loss in IC's can be analyzed. He implements some Green/TLM (Transmission Line Matrix) algorithms in MATLAB. It permits to extract impedances between any number of embedded contacts or/and TSVS. He does investigate models of high aspect ratio TSV, on both analytical and numerical methods electromagnetic simulations. This model enables to extract substrate and TSV impedance, S parameters and parasitic elements, considering the variable resistivity of the substrate. It is full compatible with SPICE-like solvers and should allow an investigation in depth of TSV impact on circuit performance.

Caractérisation et modélisation électrique des phénomènes de couplage par les substrats de silicium dans les empilements 3D de circuits intègrés

2012
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Author :
Release : 2012
Genre :
Kind : eBook
Book Rating : /5 ( reviews)

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Book Synopsis Caractérisation et modélisation électrique des phénomènes de couplage par les substrats de silicium dans les empilements 3D de circuits intègrés by : Elie Eid

Download or read book Caractérisation et modélisation électrique des phénomènes de couplage par les substrats de silicium dans les empilements 3D de circuits intègrés written by Elie Eid. This book was released on 2012. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Afin d'améliorer les performances électriques dans les circuits intégrés en 3D, une large modélisation électromagnétique et une caractérisation haute fréquence sont requises. Cela a pour but de quantifier et prédire les phénomènes de couplage par le substrat qui peuvent survenir dans ces circuits intégrés. Ces couplages sont principalement dus aux nombreuses interconnexions verticales par unité de volume qui traversent le silicium et que l'on nomme « Through Silicon Vias » (TSV).L'objectif de cette thèse est de proposer des règles d'optimisation des performances, à savoir la minimisation des effets de couplage par les substrats en RF. Pour cela, différentes configurations de structures de test utilisées pour analyser le couplage sont caractérisées.Les caractérisations sont effectuées sur un très large spectre de fréquence. Les paramètres d'analyse sont les épaisseurs du substrat, les architectures des vias traversant (diamètres, densités, types de barrières), ainsi que la nature des matériaux utilisés. Des modèles électriques permettant de prédire les phénomènes de couplage sont extraits. Différents outils pour l'analyse de ces effets, sont développés dans notre laboratoire. Parallèlement un important travail de modélisation 3D est mené de façon à confronter mesure et simulation et valider nos résultats. Des stratégies d'optimisation pour réduire ces phénomènes dans les circuits 3D ont été proposées, ce qui a permis de fournir de riches informations aux designers.

Designing TSVs for 3D Integrated Circuits

2012-09-23 Technology & Engineering
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Release : 2012-09-23
Genre : Technology & Engineering
Kind : eBook
Book Rating : 073/5 ( reviews)

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Book Synopsis Designing TSVs for 3D Integrated Circuits by : Nauman Khan

Download or read book Designing TSVs for 3D Integrated Circuits written by Nauman Khan. This book was released on 2012-09-23. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: This book explores the challenges and presents best strategies for designing Through-Silicon Vias (TSVs) for 3D integrated circuits. It describes a novel technique to mitigate TSV-induced noise, the GND Plug, which is superior to others adapted from 2-D planar technologies, such as a backside ground plane and traditional substrate contacts. The book also investigates, in the form of a comparative study, the impact of TSV size and granularity, spacing of C4 connectors, off-chip power delivery network, shared and dedicated TSVs, and coaxial TSVs on the quality of power delivery in 3-D ICs. The authors provide detailed best design practices for designing 3-D power delivery networks. Since TSVs occupy silicon real-estate and impact device density, this book provides four iterative algorithms to minimize the number of TSVs in a power delivery network. Unlike other existing methods, these algorithms can be applied in early design stages when only functional block- level behaviors and a floorplan are available. Finally, the authors explore the use of Carbon Nanotubes for power grid design as a futuristic alternative to Copper.

Arbitrary Modeling of TSVs for 3D Integrated Circuits

2014-08-21 Technology & Engineering
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Release : 2014-08-21
Genre : Technology & Engineering
Kind : eBook
Book Rating : 116/5 ( reviews)

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Book Synopsis Arbitrary Modeling of TSVs for 3D Integrated Circuits by : Khaled Salah

Download or read book Arbitrary Modeling of TSVs for 3D Integrated Circuits written by Khaled Salah. This book was released on 2014-08-21. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: This book presents a wide-band and technology independent, SPICE-compatible RLC model for through-silicon vias (TSVs) in 3D integrated circuits. This model accounts for a variety of effects, including skin effect, depletion capacitance and nearby contact effects. Readers will benefit from in-depth coverage of concepts and technology such as 3D integration, Macro modeling, dimensional analysis and compact modeling, as well as closed form equations for the through silicon via parasitics. Concepts covered are demonstrated by using TSVs in applications such as a spiral inductor and inductive-based communication system and bandpass filtering.

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