In 2.5D/3D ICs, through glass via(TGV) noise coupling could critically affect overall system’s performance. Therefore it is important to estimate exact noise coupling in glass interposers. Thus noise coupling modeling for glass interposer is needed. We proposed a TGV-TGV noise coupling model based on equivalent circuit model. Our TGV-TGV noise coupling structure for modeling verification is composed of TGVs and channel lines. So we proposed both TGV and channel line coupling model. We verified our model using meas-urement in frequency domain up to 20GHz by comparing the s-parameter. Also for reducing TGV-TGV noise coupling, noise coupling reduction methods are proposed and their effects are analyzed.
In 2.5D/3D IC system design, TGV-TGV noise coupling can badly affect to glass in-terposer based RF system. RF system specification is specified with RF sensitivity. And RF sensitivity is dominantly determined by LNA noise figure. However general LNA noise figure doesn’t includes TGV-TGV noise coupling effects. Therefore we proposed modified LNA noise figure equation which includes coupling noise effect. Using modified noise figure equation, RF sensitivity can be calculated and noise coupling effect can be analyzed. Since noise coupling can affects to RF system’s target frequency, RF sensitivity standard can be violated. By estimating noise coupling effect, we can revise interposer design and RF receiver system can be well designed
2.5 차원/ 3차원 반도체에서 글래스 관통비아에서의 노이즈 커플링은 시스템 전체에 나쁜 영향을 끼칠 수 있다. 그러므로 글래스 인터포저에서의 정확한 노이즈 커플링을 예측하는 것은 매우 중요하다. 이러한 노이즈 커플링을 예측하기 위해서 노이즈 커플링 모델링이 이용될 수 있고 모델링을 활용하게 되면 빠르고 정확하게 노이즈 커플링 효과를 예측 할 수 있다. 본 연구에서는 회로 기반의 등가 모델을 제시하여 간단하면서도 정확한 예측을 가능하게 하였다. 글래스 관통 비아의 커플링 모델링을 위해서는 실제 구조를 반영하여 관통 비아 뿐만 아니라 채널 라인에 대한 부분을 함께 포함시켜야만 한다. 따라서 관통 비아와 채널라인에 대한 모델링이 함께 제시되었다. 제시된 모델을 증명하기 위하여 관통 비아 커플링의 샘플 측정을 통하여 이를 증명하였다. 에스파라메터를 비교함으로서 저주파 대역부터 고주파 대역까지 이를 비교 하였고 결과적으로 모델링이 잘 맞는 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 노이즈 커플링을 줄이기 위하여 노이즈 커플링을 줄일 수 있는 몇 가지 방법들을 제시하였고 위의 노이즈 커플링 모델과 마찬가지로 측정을 통해서 그 효과들을 증명하였다.
2.5 차원/ 3차원 반도체에서 글래스 관통비아에서의 노이즈 커플링은 글래스 인터포저 기반의 알에프 시스템에 특히 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 이러한 알에프 시스템에 얼마나 나쁜 영향을 미치는지는 알에프 수신단에서 중요한 스펙인 알에프 수신감도의 변화를 통해서 파악할 수 있다. 이러한 알에프 수신감도는 저 잡음 증폭기의 잡음지수에 의하여 대부분 결정되므로 저 잡음 증폭기가 글래스 관통비아에서의 노이즈 커플링에 의하여 얼마나 나쁜 영향을 받는지를 분석해야 한다. 하지만 기존의 저 잡음 증폭기의 잡음지수를 계산하기 위한 공식은 글래스 관통비아에서의 노이즈 커플링 효과를 포함하지 못한다. 그러므로 이러한 효과를 포함하기 위하여 새로운 잡음지수를 계산하기 위한 공식을 제시하였다. 변형된 잡음지수 공식을 이용하여 알에프 수신감도를 계산 할 수 있게 되고 시뮬레이션을 통하여 수신단의 출력부에서 얼마나 노이즈 영향을 받는지를 확인하여 그 효과를 분석할 수 있었다. 시뮬레이션 결과 타겟으로 하는 알에프 시스템의 작동 주파수에 영향을 미치는 것을 확인 할 수 있었고 그 원인을 분석하였다. 이러한 글래스 관통비아에서의 노이즈 커플링의 영향을 미리 시뮬레이션을 통하여 이를 정확하게 예측하고 글래스 인터포저의 디자인을 수정함으로써 노이즈에 안전한 글래스 인터포저 기반의 2.5 차원/3차원 반도체가 만들어 질 수 있게 된다.
