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面向存算一体芯片的模拟计算阵列中衬底噪声耦合分析与隔离技术.docx
资料介绍
面向存算一体芯片的模拟计算阵列中衬底噪声耦合分析与隔离技术
——从衬底噪声建模到保护环设计的噪声隔离方案
引言
在存算一体芯片中，衬底噪声是模拟电路性能的重要干扰源。数字电路的开关活动通过衬底耦合到模拟电路，导致模拟电路的噪声增大、精度下降。在先进工艺节点中，衬底电阻率降低，衬底噪声的传播距离增大，噪声隔离的难度增加。衬底噪声耦合分析通过建立衬底噪声的传播模型，评估噪声对模拟电路的影响。隔离技术通过保护环、深阱和SOI等结构，抑制衬底噪声的传播。本文系统分析面向存算一体芯片的模拟计算阵列中衬底噪声耦合分析与隔离技术。
衬底噪声的物理机制
衬底噪声的产生
数字电路在衬底中产生的噪声：
1. 开关噪声：数字电路在时钟边沿同步开关，电源电流瞬态变化，通过电源网络和衬底电容耦合到衬底。
2. 冲击噪声：数字电路的输出驱动大电容负载，输出电流瞬态变化，通过衬底电容耦合到衬底。
3. 衬底电流：数字电路的漏电流和衬底电流注入衬底，导致衬底电位波动。
衬底噪声的传播
衬底噪声在衬底中的传播：
1. 电阻传播：衬底噪声通过衬底的电阻网络传播，传播距离由衬底电阻率决定。
2. 电容传播：衬底噪声通过衬底与阱之间的电容耦合传播，高频噪声的传播距离更远。
3. 传输线传播：在GHz频率下，衬底表现为传输线，噪声沿衬底表面传播。
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