EM評估
關注創建者：上海安世亞太 創建時間：2021-12-27
EM評估的實例教程
傳統方法是使用整個芯片最壞情況下的平均溫度來進行電遷移(EM)sign-off。這種方法不僅低效，還沒有將熱點熱量問題考慮在內。因此，在優化導線設計的同時，估算導線的實際溫度是保證可靠性的必要條件。由于現代芯片中有著大量的導線，所以在所有導線上應用直接的熱場求解方法（如有限元法）是不可行的。本文介紹了一種創新方法，用于高效、精確地計算與自熱效應有關的溫升對數百萬條導線產生的影響。還介紹了兼顧自熱效應和芯片封裝系統(CPS)熱環境的熱感知EM方法。
圖1：電遷移的熱影響
芯片的導線溫度是關鍵數據，用于確定導線上的允許電流，以滿足Black方程（圖1）中所述的預期平均失效時間（MTTF）。這用于預測金屬導線的EM可靠性故障，隨著時間的推移會導致不希望出現的開路或短路。導線/器件溫度影響功耗（尤其是泄漏功耗，它是溫度的指數函數）、電阻、EM限值，進而影響EM、IR/動態壓降、信號完整性、ESD和定時。
精確估計導線在數千個時鐘周期內的穩態溫度需要以下輸入：
1、CMOS設備在實際工作狀態（即切換模式或空閑模式）下的功耗
2、封裝中芯片的熱環境，如熱導率分布，包括用于三維IC設計的多晶粒加熱，以及CPS配置的變化
3、導線的自加熱分量，通常由導線之間的熱耦合和流經導線的平均或均方根（RMS）電流的功率耗散引起。
通常，設備發熱是芯片總功耗的主要部分。芯片級功耗分析工具，如Ansys、RedHawk或Totem生成芯片熱模型(CTM)，該模型以精細的網格功耗圖表示設備加熱的影響。Ansys Sentinel-TI是一個有限元工具，用于模擬和求解集成電路封裝（如3D-IC）中芯片的熱分布。
展開 在沒有系統級芯片（SOC）數據的情況下，通過對電網的穩健性檢查、層壓降分析、電遷移（EM）評估以及抗靜電放電（ESD）和電流密度檢查，來確保僅中介層設計的簽收安全性，并提高設計簽收效率。基于這些挑戰，我們提出了全新的仿真工作流程。
講師：
王曉東 | Ansys主任應用工程師
負責RedHawk/RedHawk_SC/RedHawk_SC_Electrothermal等產品的售前和售后技術支持，專注于Multi-physics，2.5D/3DIC 電源完整性分析，熱分析，以及應力分析等聯合仿真解決方案領域。
形式：線上
費用：免費
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技術鄰簡介：
技術鄰專注于工科技術社區，從最早的CAE技術社區（中國CAE聯盟）發展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
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展開 基于我們在消費、移動、成像和汽車產品開發等領域的經驗，本文介紹了在評估、調查和解決輻射EMI/EMC/耦合問題的新型仿真方法開發中遇到的挑戰和取得的成就。
本文第一部分介紹了可能發生的射頻干擾實例和EMI/EMC標準。在此基礎上，通過實例分析，提出了Ansys電磁干擾/瞬態聯合仿真的流程和方法。強調了與測量的相關性的重要性，因為它可以進一步評估EM電磁緩解技術。
實現EMI / EMC標準并避免耦合問題的復雜性
EM Co-Existence耦合簡介
現代電子系統通常提供強大的功能集成（見圖1)，如高速數字鏈路(DDR、USB3.1、HDMI2.0等）和敏感模擬/RF射頻功能（WiFi 802.11或藍牙）。所有平臺功能的適當共存必須得到確保。數字接口通常被認為是潛在的 EMI aggressors電磁干擾源，可以與RF射頻無線系統同時激活。接下來的挑戰是確保在一個完整的系統中，每個單路射頻無線系統與獨立系統的射頻性能水平相同。
圖1：一個帶有WiFi和其他高速接口和IP的機頂盒的示例:HDMI, DDR3…
HDMI2.0和(LP)DDR3/4標準是高密度、高速接口，這可能會產生許多潛在的耦合問題。通道的共模(CM)和差模(DM)激勵（特別是差分時鐘）會產生很強的EMI電磁干擾。 接收機系統應能夠處理以天線參考靈敏度所表征的非常小的信號。例如，WiFi接收器可以操作低至-82dBm或-155dBm/Hz的信號。這是IEEE對6Mbps吞吐量和20MHz帶寬[BW]的要求，以保持令人滿意的10%的 PER（分組錯誤率）。此外，WiFi接收機系統可在ISM2.4GHz和5GHz頻段工作。
展開 基于我們在消費、移動、成像和汽車產品開發等領域的經驗，本文介紹了在評估、調查和解決輻射EMI/EMC/耦合問題的新型仿真方法開發中遇到的挑戰和取得的成就。
本文第一部分介紹了可能發生的射頻干擾實例和EMI/EMC標準。在此基礎上，通過實例分析，提出了Ansys電磁干擾/瞬態聯合仿真的流程和方法。強調了與測量的相關性的重要性，因為它可以進一步評估EM電磁緩解技術。
實現EMI / EMC標準并避免耦合問題的復雜性
1、EM Co-Existence耦合簡介
現代電子系統通常提供強大的功能集成（見圖1)，如高速數字鏈路(DDR、USB3.1、HDMI2.0等）和敏感模擬/RF射頻功能（WiFi 802.11或藍牙）。所有平臺功能的適當共存必須得到確保。數字接口通常被認為是潛在的 EMI aggressors電磁干擾源，可以與RF射頻無線系統同時激活。接下來的挑戰是確保在一個完整的系統中，每個單路射頻無線系統與獨立系統的射頻性能水平相同。
圖1：一個帶有WiFi和其他高速接口和IP的機頂盒的示例:HDMI, DDR3…
HDMI2.0和(LP)DDR3/4標準是高密度、高速接口，這可能會產生許多潛在的耦合問題。通道的共模(CM)和差模(DM)激勵（特別是差分時鐘）會產生很強的EMI電磁干擾。
接收機系統應能夠處理以天線參考靈敏度所表征的非常小的信號。例如，WiFi接收器可以操作低至-82dBm或-155dBm/Hz的信號。這是IEEE對6Mbps吞吐量和20MHz帶寬[BW]的要求，以保持令人滿意的10%的 PER（分組錯誤率）。
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翻譯：上海安世亞太
在移動計算和通信技術的推動下，SoC在硅集成技術、先進的低功耗技術以及采用多種封裝技術來滿足更高的性能要求等方面迅速發展。物聯網（IoT）正在為聯網設備和系統開辟新的應用領域，其中低功耗、高性能和可靠性成為首要的關注點。由于溫度對功率、性能和可靠性會產生巨大影響，因此要求設計師在設計流程中必須要進行精確的熱分析。
在FinFET或FDSOI等先進的工藝技術中
強調了與測量的相關性的重要性，因為它可以進一步評估EM電磁緩解技術。
實現EMI / EMC標準并避免耦合問題的復雜性
EM Co-Existence耦合簡介
現代電子系統通常提供強大的功能集成（見圖1)，如高速數字鏈路(DDR、USB3.1、HDMI2.0等）和敏感模擬/RF射頻功能（WiFi 802.11或藍牙）。所有平臺功能的適當共存必須得到確保。
強調了與測量的相關性的重要性，因為它可以進一步評估EM電磁緩解技術。
