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福建建设厅网站首页,网站建设 经营范围,菏泽网的网站建设的联系方式,苏州风光ix5图1展示了一个由多个CPU芯片、加速器和I/O Tile芯片组成的系统级封装#xff08;SoC#xff09;#xff0c;通过UCIeA物理层与EMIB通道连接。该封装技术适用于高性能优化应用。因此#xff0c;通道长度较短#xff08;标准规定小于2mm#xff0c;从一端芯片的焊点到另一端…图1展示了一个由多个CPU芯片、加速器和I/O Tile芯片组成的系统级封装SoC通过UCIeA物理层与EMIB通道连接。该封装技术适用于高性能优化应用。因此通道长度较短标准规定小于2mm从一端芯片的焊点到另一端芯片的连接焊点互连需优化以实现高带宽、低延迟、最佳性能与能效。图1 通过EMIB连接的多小芯片架构图2描述了EMIB架构的组成。极薄的硅桥嵌入有机封装的上两层并通过封装通孔与封装基板上的倒装焊盘连接。大部分封装互连仍采用传统有机封装互连。图2 EMIB架构图3展示了互连密度设计的布局视图包括桥接信号如何到达相邻芯片的多排细间距焊点。微焊点图案需满足严格的电气要求其排布深度为四排且密度极高。图3 两个芯片间的EMIB互连UCIe互连的系统设计与电气特性A. UCIeA信号描述UCIeA是芯片到芯片的互连协议X64物理层配置包含156个I/O互连包括一对时钟信号、64条单端数据通道、每条发送端和接收端各一条数据有效信号以及一条跟踪信号。此外侧边带包含单端侧边带数据和时钟信号。对于64条单端数据通道最大目标数据速率为16 Gbps采用PRBS23压力模式。图1展示了X64先进封装设计的焊点分布图。并行I/O接口中的串扰问题尤为严重。通常通过地平面隔离两个信号层以减少串扰。焊点规划对优化串扰也至关重要。图4(a)展示了UCIe标准规定的焊点分布图该分布不可更改因为该协议需确保不同小芯片间的通信。因此各供应商必须遵循此焊点分布以实现互操作性。图4 (a) UCIeA焊点分布 (b) EMIB图4 (a) 发送端Tx与接收端Rx焊点紧密排列成为串扰的主要来源。理想情况下地焊点作为屏蔽层隔离有效信号以改善串扰裕量。若未满足屏蔽规范将因隔离不足导致路径间串扰。建议三种配置以优化串扰带状线、GSS地/信号/信号和接地共面波导GCPW。图4(b)展示了EMIB内部结构其中M2和M4为信号层M1和M3为VSS层。信号采用带状线配置三条信号并行排列两侧接地以隔离其他信号通道。B. UCIeA规范与基于VTF的电气分析表I列出了标准规定的电气规范及发射端、接收端与通道参数。根据数据速率通过电压传递函数VTF验证信号完整性分析。由于标准规定先进封装需采用无终端接收端因此无法使用标准50Ω终端。插入损耗与串扰的计算公式如下其中(L(f)为频率f处的损耗值XT(f)为频率f处的总串扰V1(f)为受害线发射端电压V2(f)为受害线接收端电压Vn,i(f)为静默攻击线接收端电压。本设计采用40端口S参数文件包含20个发射端口和20个接收端口选取最差通道进行VTF插入损耗与串扰仿真。S参数通过高频结构仿真器HFSS提取。表Ⅰ UCIE电气特性指标图5展示了针对不同EMIB通道长度设计的ADS仿真配置。在20条通道中选取一条最差互连作为攻击线其余19条作为受害线以计算总功率串扰。发射端阻抗与电容分别设为25Ω与0.25 pF接收端无终端且焊盘电容为0.2 pF。频率扫描范围为0至60 GHz覆盖24 Gbps与32 Gbps数据速率的特性分析而本设计工作速率为16 Gbps奈奎斯特频率为8 GHz。图5 电气仿真ADS配置图6展示了四种不同通道长度下的损耗与串扰测试结果发射端终止条件为25Ω与0.25 pF接收端为0.2 pF。插入损耗规范为-3 dB串扰规范根据奈奎斯特频率处的插入损耗在-23 dB至-26 dB间变化。标准规定通道长度需小于2mm但在3D/2.5D多芯片配置中物理层深度、芯片间距与芯片划片宽度等因素可能导致总长度超出。因此设计、分析与评估采用1.7mm、2.13mm、2.27mm与2.34mm四种通道长度。图6 插入损耗与串扰根据公式插入损耗具有线性掩模串扰掩模随B节公式变化。图6中红色代表1.7 mm黑色代表2.13 mm蓝色代表2.27 mm绿色代表2.34 mm通道长度。m1与m2标记显示奈奎斯特频率处的损耗值。表II列出了插入损耗、串扰与信噪比SNR测量数据。由表可知随长度增加损耗线性上升但最短与最长通道的串扰差异显著。耦合随长度增加导致奈奎斯特频率处串扰升高。尽管所有通道均通过插入损耗规范但仅有1.7 mm通道通过表I规定的串扰规范其余通道均轻微超标。表Ⅱ UCIE电气性能测试系统建模与仿真结果验证A. 通道合规性分析图7展示了16 Gbps数据速率下的通道合规性眼图密度图。通过结合发射端均衡与接收端连续时间线性均衡CTLE优化眼图张开度。仿真结果表明在1.7 mm通道中眼高与眼宽均满足规范要求而较长通道需额外均衡以补偿损耗与串扰。图7 通道合规性眼图密度图B. Simulink系统模型验证图8展示了基于Simulink的系统模型用于验证电气仿真结果。模型包含发射端均衡、通道响应与接收端均衡模块。图9对比了Simulink波形与电路仿真数据结果显示两者具有高度一致性。图8 Simulink系统模型配置图9 波形相关性对比结论上面讨论了16 Gbps UCIe先进封装通道的设计与分析该方法可扩展至未来规范中预期的32 Gbps与64 Gbps。通过电气分析与通道合规性验证为发射端、接收端、EMIB通道及焊点间距的电气参数签收提供了依据。研究揭示了通道工作裕量及数据速率提升时均衡的必要性。所提出的信号完整性分析方法有助于提升多晶圆厂I/O接口的鲁棒性。☆ 历史精选文章 ☆面向3D IC AI芯片中UCIe 电源传输与电源完整性的系统分析挑战与解决方案2025-10-23FOCoS封装中UCIe Channel的SI分析2025-10-13Si Interposer封装中UCIE channel SI设计分析2025-07-31用于Chiplet芯片设计的PCI Express封装级互连SI性能2025-10-22Chiplet芯片CoWosR封装中SIPI设计2025-10-08先进封装高速DIE-TO-DIE接口信号SI分析2025-08-18先进封装芯片间互连的最差眼图性能分析2025-07-05芯粒集成技术的互连方案---UCIe标准增强现代封装中的芯粒间连接2025-09-19基于芯粒、先进封装技术的ADAS L4级SoC解决方案及其SIPI设计关注点2025-10-09CPO先进封装的DIE to DIE接口的信号完整性分析2025-07-26