片上电源电压噪声功率谱测量方法综述
2021年电子技术应用第8期
翟鹏飞1，周 雄1，李 强1，2
1.电子科技大学 电子科学与工程学院，四川 成都610054； 2.琶洲实验室-人工智能与数字经济广东省实验室，广东 广州510330
摘要：随着现代超大规模集成电路的电源网络变得十分复杂，在片上对其各电源域电压噪声功率谱的测量变得越来越有意义。片上电源电压噪声测量电路的设计难点主要是在面积和功耗开销较小的情况下，可以较高精度地测量频率范围很宽的电源噪声信号。介绍了基于自相关方法测量电源电压噪声功率谱的原理，并总结了目前用于电源电压噪声功率谱测量的主要电路技术，讨论了相关结构和技术的优缺点，为超大规模集成电路的设计研发人员提供了有益参考。
中图分类号：TN407
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201215
中文引用格式：翟鹏飞，周雄，李强. 片上电源电压噪声功率谱测量方法综述[J].电子技术应用，2021，47(8)：30-33，38.
英文引用格式：Zhai Pengfei，Zhou Xiong，Li Qiang. Review of on chip power supply noise power spectrum measurement[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(8)：30-33，38.
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201215
中文引用格式：翟鹏飞，周雄，李强. 片上电源电压噪声功率谱测量方法综述[J].电子技术应用，2021，47(8)：30-33，38.
英文引用格式：Zhai Pengfei，Zhou Xiong，Li Qiang. Review of on chip power supply noise power spectrum measurement[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(8)：30-33，38.
Review of on chip power supply noise power spectrum measurement
Zhai Pengfei1，Zhou Xiong1，Li Qiang1，2
1.School of Electronic Science and Engineering，University of Electronic Science and Technology of China，Chengdu 610054，China； 2.Pazhou Lab，Guangdong Artificial Intelligence and Digital Economy Loboratory，Guangzhou 510330，China
Abstract：As the complexity of power delivery network in modern VLSI, the on-chip measurement of the noise power spectrum of each power domain becomes more meaningful. The difficulty of the on-chip power supply noise measurement is mainly to measure the noise in a very wide frequency range with high accuracy under the condition of small area and power consumption overhead. This paper introduces the principle of measuring the power supply noise spectrum based on the autocorrelation, and summarizes the main circuit techniques currently used for power supply noise measurement, and discusses the advantages and disadvantages of related structures, which provides a useful reference for VLSI designers.
Key words :power supply noise；power delivery network；power spectrum measurement；autocorrelation
0 引言
现代的片上系统(SoC)的功能越来越复杂，性能要求也在不断提高，为了保证系统良好稳定地工作，其电源网络是十分复杂的。随着工艺尺寸越来越小，片上走线和走线、走线和器件之间的寄生越来越大，相互之间的耦合和干扰也就越来越大，更加恶化了片上电源噪声的情形。同时，电源供电电压越来越低，导致噪声容限越来越小，所以电源网络模型在芯片的设计过程中是十分重要的。要想获得准确的电源网络模型，需要在芯片生产出来后，对芯片内部的电源电压噪声(PSN)进行实际测量，再由测得的噪声数据反推出电源网络模型的参数。
片上PSN测量类型主要可以分为时域波形测量[1-4]和噪声功率谱测量两种[5-9]，本文主要介绍片上噪声功率谱测量技术。片上电源电压功率谱测量主要是基于维纳-辛钦定理，对电源电压上的周期平稳噪声进行测量[6]，以得到噪声的频率和幅度信息。根据这些信息，同时也可以进一步确定噪声源的位置，并预估其对芯片中各个模块性能的影响。
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作者信息：
翟鹏飞1，周 雄1，李 强1，2
(1.电子科技大学 电子科学与工程学院，四川 成都610054；
2.琶洲实验室-人工智能与数字经济广东省实验室，广东 广州510330)
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