Analysis of Chip Performance by Core and I/O SSN Noise on DLL Board

DLL 보드 상에 코어 및 I/O 잡음에 의한 칩의 성능 분석

This paper shows the impedance profile of PEEC(Partial Equivalent Electrical Circuit) PDN(Power Distribution Networks) including core and I/O circuit. Through the simulated results, we find that the core power noise having connection with I/O power is affected by I/O switching. Also, using designed $74{\times}5inch$ DLL(Delay Locked Loop) test board, we analyzed the effect of power noise on operation region of chip. Jitter of a DLL measure for frequency of $50{\sim}400MHz$ and compared with impedance obtained result of simulation. Jitter of a DLL are increased near about frequency of 100MHz. It is reason that the resonant peak of PDNs has an impedance of more the 1ohm on 100MHz. we present the impedance profile of a chip and board for the decoupling capacitor reduced the target impedance. Therefore, power supply network design should be considered not only decoupling capacitors but also core switching current and I/O switching current.

이 논문은 코어와 I/O 회로가 포함된 PEEC(Partial Equivalent Electrical Circuit) PDN(Power Distribution Networks)의 임피던스 변화에 따른 칩의 성능 분석을 나타내었다. I/O 전원에 연결된 코어 전원 잡음이 I/O 스위칭에 어떠한 영향이 미치는지 시뮬레이션 결과를 통하여 보였다. 또한 직접 설계한 $7{\times}5$인치 DLL(Delay Locked Loop)시험 보드를 사용하여 칩의 동작 지점에 따른 전원 잡음의 효과를 분석하였다. $50{\sim}400MHz$에 주파수 대역에 따른 DLL의 지터를 측정하고 시뮬레이션 결과로 얻어진 임피던스 값과 비교하였다. PDN의 공진 피크가 100MHz 주파수에서 1옴보다 큰 임피던스를 갖기 때문에 DLL의 지터는 주파수가 100MHz 근처에서 증가함을 보여준다. 타겟 임피던스를 줄이기 위한 방법인 디커플링 커패시터에 따른 칩과 보드의 임피던스 변화를 보였다. 따라서 전원 공급망 설계는 디커플링 커패시터와 함께 코어 스위칭 전류와 I/O 스위칭 전류를 같이 고려해야 한다.