Simultaneous switching noise (SSN) occurs when clock-synchronized digital circuits switch simultaneously. The SSN can cause electromagnetic interference and logic failure. Hierarchical power distribution network (PDN) of 2.5D/3D IC needs careful design due to broadband simultaneous switching current (SSC) spectrum. Conventional power distribution network cannot respond to various SSC spectrum due to its passive characteristic. In this paper, on-interposer active PDN is proposed to efficiently suppress the SSN in 2.5D/3D IC. The proposed on-interposer active PDN can control the PDN impedance of 2.5D/3D IC optimally according to the type and frequency of SSC spectrum using externally controllable on-interposer decoupling capacitor scheme. The proposed scheme is modeled using segmentation method and the modeling is verified with measurement result. With the verified model, the SSN suppression of the proposed scheme is simulated, analyzed and demonstrated in frequency and time domain.
동기화 된 디지털 회로가 동시 스위칭 하면 동시 스위칭 잡음이 발생한다. 이 동시 스위칭 잡음은 전자 방해 및 논리 회로의 오작동을 일으킬 수 있다. 광대역 동시 스위칭 전류 스펙트럼으로 인해, 2.5차원/3차원 집적회로의 계층적 전력 분배망은 주의 깊은 설계가 요구된다. 기존의 전력 분배망은 그 자체가 지니고 있는 수동적 특성으로 인해 다양한 동시 스위칭 전류 스펙트럼에 대응 할 수 없다. 이 연구에서는, 2.5차원/3차원 집적회로의 효율적 동시 스위칭 잡음 감소를 위해 인터포저 상의 능동 전력 분배망을 제안한다. 제안된 인터포저 상의 능동 전력 분배망은 외부적으로 제어 가능한 인터포저 상의 디커플링 캐패시터를 이용하여 2.5차원/3차원 집적회로의 전력 분배망 임피던스를 동시 스위칭 전류 스펙트럼과 종류에 따라 적절히 조절 할 수 있다. 또한, 분석을 위한 모델을 제안하였으며, 측정을 통해 검증하였다. 검증된 모델을 이용하여, 제안된 능동 전력 분배망의 동시 스위칭 잡음 감소 성능을 시뮬레이션, 분석 그리고 증명하였다.
