Рассмотрены метод снижения уровня помех в системе питания высокопроизводительных микропроцессоров, реализованных по технологии flip-chip, добавлением развязывающих конденсаторов на подложку СБИС и реализация метода в отечественном микропроцессоре «Эльбрус-S», выпуск которого запланирован на начало 2010 года. Метод позволяет добиться существенного снижения уровня помех по питанию как при установке микропроцессора в сокет, так и при распайке его на печатной плате. Проанализированы эффективность использования различных типов конденсаторов и варианты реализации топологии системы питания на подложке микропроцессора. (Вопросы радиоэлектроники, серия ЭВТ, Выпуск 3, 2010)
Одним из важных факторов, влияющих на отказоустойчивость вычислительного комплекса (ВК), является стабильность питания. Как только уровень помех по питанию превышает допустимый предел, приходится либо снижать тактовую частоту, что уменьшает производительность, либо повышать напряжение питания, что негативно влияет на надежность.
Основными источниками помех являются высокочастотные микросхемы, такие как микропроцессоры, память, чипсет. В этой статье проблема рассматривается применительно к составной структуре, образованной кристаллом микропроцессора и подложкой, обеспечивающей его соединение с платой. В дальнейшем именно эта структура для краткости обозначается термином «микропроцессор». Величина помех в схемах питания сводится к приемлемым нормам системой фильтрации питания, неизменно присутствующей в составе ВК. Функционально ее можно разделить на три составляющие. Первая – это фильтрация питания, приходящего на печатную плату от внешнего источника. Ее обеспечивают индуктивность проводов, связывающих плату с источником питания, и фильтрующие низкочастотную помеху по питанию электролитические конденсаторы высокой емкости на плате. Вторая составляющая – это фильтрация на уровне печатной платы. Здесь следует спроектировать оптимальную топологию подвода номиналов питания, ввести определенный набор высокочастотных керамических и низкочастотных электролитических конденсаторов, установить фильтры в необходимых местах. Третья составляющая реализуется в самом микропроцессоре. В этом случае подложка может существенно влиять на уровень помех по питанию в кристалле. Даже при создании идеальной системы питания на печатной плате, что в большинстве случаев невыполнимо по техническим или экономическим причинам, без принятия специальных мер применительно к подложке уровень помех по питанию внутри кристалла может оставаться достаточно высоким.
Подробнее... Загрузить файл 
Содержание:
Введение
Опыт предыдущих разработок
Образование помех по питанию в микропроцессоре
Специфика формирования помехоустойчивой системы питания микропроцессора «Эльбрус-S»
Моделирование системы питания микропроцессора «Эльбрус-S»
Заключение
Литература
