邹国平 崔 翔 魏兴昌 李尔平

(1.华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102206；2.新加坡高性能计算研究所，新加坡 138632)

1.引 言

随着半导体工艺的发展，高速封装和印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)上的元件密度越来越高。元件密度的增加符合摩尔定律的描述，即每过18个月，芯片上的原件数量大约增加一倍[1]。为了给高速电路提供低阻抗的通道以抑制电磁干扰，完整电源/地层(power-ground planes，PG层)结构得以在高速封装和电路板上广泛应用。在高速电路板中，为了实现电路功能，信号走线经常在不同层之间转换，这将产生同步切换噪声、辐射等一系列问题。当噪声频谱恰好落在电源/地层结构的谐振点附近，电磁噪声将进一步被放大，这将会降低电路性能甚至引发器件误操作[2]。

抑制电磁噪声的首要方法是保持PG层的阻抗参数在一定频率范围内尽可能的低，以便为噪声提供低阻抗通道，从而防止电磁噪声扩散到整个PG层区域。近年来，已有多种方法用于高速电路PG层阻抗参数的计算。谐振腔模型[3-4]是较早用于高速电路建模的方法，该方法利用无穷级数形式来计算PG层任意两点之间的阻抗参数，计算过程快速简便。但是由于不规则结构的格林函数难以获得，这一方法只能用于矩形、圆形等规则形状的PG层，对于不规则形状的PG层则无能为力。类似的，基于谐振腔模型扩展的分割腔体方法[5]和基于二维传输线模型的传输矩阵方法[6]也只能用于准规则形状的结构。从理论上来说，对于任意PCB结构可以用三维数值方法计算，例如有限元、时域有限差分法[7-8]。……