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Magnetically coupled current probe embedded on-chip and PCB for analysis of simultaneous switching current = 동시 스위칭 전류의 분석을 위한 칩과 PCB에 내장시킨 자기장 커플링 전류 프로브
서명 / 저자 Magnetically coupled current probe embedded on-chip and PCB for analysis of simultaneous switching current = 동시 스위칭 전류의 분석을 위한 칩과 PCB에 내장시킨 자기장 커플링 전류 프로브 / Chang-Hyun Cho.
저자명 Cho, Chang-Hyun ; 조창현
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2013].
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초록정보

Recently, the rise of smart portable electronic devices presents new challenges in obtaining not only low power but also high performance. But in this low power and high performance mobile application, a large num-ber of logic block and I/O blocks operate in higher speed and demand more power so the operating voltage should be lowered continuously to keep the lower power requirement. As a consequence, a large amount of in-stantaneous switching current which consumed within a short period of time can produce a considerable switch-ing noise over the entire power distribution network (PDN). In addition, decreased power supply voltage makes this simultaneous switching noise (SSN) effects even worse because the noise margin gets lower as the power supply voltage scales with the technology. Therefore accurate prediction of the simultaneous switching noise became one of the most important issues in design of high speed digital system. Since the product of the switch-ing current and the input impedance of the PDN in frequency domain will produce PDN noise spectrum. So the time domain voltage fluctuation of the PDN can easily be predicted by applying inverse Fourier transformation. So it is clear that an accurate prediction of power supply switching noise requires an accurate PDN impedance profile over the frequency range of interest as well as an accurate switching current profile from entire switching circuit or logic block. Several methods of modeling and analysis techniques have been proposed to obtain the PDN Impedance profile such as transmission line method, cavity resonator method and transmission matrix method. And some measurement-based methods such as spectrum analyzer and oscilloscope for extracting switching current profile have also been presented because the SPICE-like circuit simulation is extremely difficult for extraction especially when the large circuit and logic block operate at random application with multiple frequencies In this dissertation, a new current probing structure is proposed which can support measurement-based approach for extracting switching current profile. And this extracted current profile have magnitude as well as phase information so that the SSN can be estimated in both time and frequency domain. And the proposed cur-rent probe structures can also be realized in small feature size enough to be embedded in package or die and finally the adopted current probe utilizes magnetic coupling behavior so the additional parasitic effect on the original PDN could be minimized

최근 들어 스마트 모바일 기기들이 등장하면서 저전력 고효율 디바이스에 대한 요구가 급증하고 있다. 하지만 이러한 모바일 영역에서는 대형 로직 블록과 입출력 블록들이 고속으로 동작하면서 더 많은 전력을 요구하게 되므로 저전력을 실현하기 위해 디바이스의 동작 전압은 계속해서 낮아지고 있다. 그 결과로 짧은 시간 동안의 동시 동작에 따른 대량의 스위칭 전류가 급격히 소모되고 이 때문에 발생하는 전력 전달 계통에서의 동시 스위칭 잡음은 매우 심각한 문제로 대두되고 있다. 따라서 이러한 동시 스위칭 잡음을 예측하는 것은 고속 디지털 시스템의 설계에 있어 중요한 이슈가 되고 있으며 전력 전달 계통의 동시 스위칭 잡음은 동시 스위칭 전류와 전력 전달 계통 저항의 주파수 영역 곱으로 표현될 수 있다는 점에서 해당 동시 스위칭 잡음은 전력 전달 계통의 저항과 동시 스위칭 전류를 정밀하게 예측함으로써 명확하게 예측될 수 있다. 여러 선행 연구를 통해 전력 전달 계통의 저항을 얻을 수 있는 효과적인 방법들이 제안되고 검증되었으며 측정 기반의 스위칭 전류 측정 방법 등도 제시되어 왔다. 대단위 블록과 다기능 복합 디바이스의 동시 동작 전류를 스파이스 등의 시물레이터로 예측하는 것은 매우 힘들고 복잡한 일이기 때문에 이러한 측정 기반의 스위칭 전류 측정 방법들이 제안되고 연구되어 왔다. 본 논문에서는 보드나 칩에 내장시킬 수 있는 자기장 커플링을 이용한 스위칭 전류 예측 구조를 제안하고 제안된 구조를 이용해서 동시 스위칭 잡음을 예측할 수 있는 크기와 위상 정보를 동시에 가지는 스위칭 전류 신호를 복원하는 일련의 방법을 제안함으로써 새로운 측정 기반의 스위칭 전류 예측 방법을 제시하고자 한다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MEE 13096
형태사항 vi, 43 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 조창현
지도교수의 영문표기 : Joung-Ho Kim
지도교수의 한글표기 : 김정호
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 전기및전자공학과,
서지주기 References : p. 39
주제 embedded current probe
switching current extraction
waveform reconstruction
내장형 전류 프로브
스위칭 전류 추출
파형 복원
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