Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
EMV-Modellierung und -Design von Packages, insbesondere von Signal- und Versorgungsnetzwerken
Um der stetig steigenden Nachfrage nach miniaturisierten elektronischen Produkten nachzukommen, wird deren Integrationsdichte kontinuierlich erhöht. Dies gelingt durch kompakte Platzierung der Komponenten, durch Verwendung von Verbindungsleitungen mit kleineren Querschnitten und kleineren Abständen zwischen einander sowie durch die Applikation fortgeschrittener 3D-Integrationsmethoden, wie z.B. Stapelaufbauten von Chips (Stacks). Diese hochdichte Integration, zusammen mit der Verwendung höherer Arbeitsfrequenzen über 1 GHz, kann aber elektromagnetische Zuverlässigkeits-(EMZ/EMV-)Probleme wie verminderte Signal- oder Power-Integrität, elektromagnetische Störungen (Interferenz, EMI) und Elektromigration zur Folge haben.
In diesem Forschungsschwerpunkt werden daher Methoden entwickelt, um EMZ/EMV-Probleme zu analysieren, quantitativ zu charakterisieren und zu minimieren, und zwar auf allen Ebenen der Packaging-Hierarchie, nämlich Chip-, Package- und Leiterplattenebene. Beispiele für EMZ/EMV-Probleme sind Reflexionen, Verzögerung, Dämpfung, Übersprechen, Stromdichteüberhöhung (Current Crowding), gleichzeitiges Schaltrauschen (Simultaneous Switching Noise, SSN) und daraus folgende Überkopplungen.
Dies gilt insbesondere für Signal- und Versorgungsnetzwerke (Signal and Power Distribution Networks SDNs & PDNs). Bei herkömmlichen Designmethoden werden Entwurf und Optimierung für Chip, Package und Board getrennt vorgenommen. Im Mikrowellenbereich kann aber die Wechselwirkung dieser SDNs und PDNs die Systemleistung beeinträchtigen.
Unsere Forschung entwickelt daher Methoden, SDNs und PDNs auf Chip-, Package- und Boardebene in Zusammenhang miteinander zu modellieren und zu optimieren, und zwar gleich zu Beginn des Designzyklus. Die Wechselwirkungen zwischen den Komponenten der beiden Netzwerkarten werden genau untersucht; es werden Maßnahmen entwickelt, um etwaige elektromagnetische Zuverlässigkeits-(EMZ/EMV)-Probleme wie simultanes Schaltrauschen (SSN) zu minimieren.
Eine Übersicht zu unserem Leistungsangebot finden Sie hier.