题目：三维集成电路电磁敏感性分析中干扰源和敏感元器件的建模方法研究

随着现代工业对芯片功能和频率的要求不断增高，高集成、高密度、高模块化的三维集成电路将是未来发展的趋势。由此带来的电磁干扰和电磁敏感性问题将是我们不得不面对的课题。目前，三维技术的发展还不够成熟，成本还较高，电磁问题还比较突出。因此，如果我们能在设计之初对三维集成电路的电磁敏感性进行建模分析评估，将可能及早发现和解决问题，对于优化电路设计有着重要的意义。本文就针对三维集成电路电磁敏感性分析中的干扰源和敏感元器件部分进行了建模研究。

本文重点研究了空间中复杂电磁环境下干扰源的等效源建模，也即在空间电磁干扰环境中，将耦合到线缆、模块上的电磁波噪声等效为干扰源的建模研究。本文通过矩量法对线缆和机箱连接处的短路电流和开路等效电阻进行了求解，由此建立起诺顿等效电路模型。并研究了多个干扰源存在时的短路等效电流源变化情况。该研究方法简单、易于建模，有效地解决了复杂电磁环境下干扰源的建模问题。

研究了二维集成电路敏感元器件模型的建模方法。芯片的敏感性模型采用 ICEM建模方法，它基于对集成电路实际的结构分析来进行等效建模，主要包括封装模型、PDN模型和核模型三个部分。结合实际运放芯片OPA691对其进行了PDN的ICEM建模，对所建立电路模型进行直接功率注入法电磁敏感性仿真，将仿真结果与实际芯片的敏感性测试所得结果对比，两者结果吻合，从而确定了敏感性判据，验证了所建立敏感性模型的准确性和有效性，并证明了该模型可以作为敏感元器件的电磁敏感性仿真模型，在一定程度上可代替试验的方法进行电磁敏感性测试。

本文最后在二维集成电路敏感性模型的基础上，提出了建立三维集成电路敏感元器件的敏感性模型。由二维IC的敏感性模型我们可知，PDN上受到噪声干扰是影响芯片发生敏感的主要因素。同样的，三维集成电路中，PDN仍然是影响芯片受到噪声干扰发生敏感的重要因素。因此，我们可通过构建3D-IC的封装模型、电源/地模型和核模型，从而建立其敏感性模型。本文创新性的针对用于PDN之间互联的多对PG-TSV进行建模，并建立了三维集成电路中PDN的电路模型。然后对3D-IC的BGA封装结构进行建模，并最终构建了三维集成电路的敏感性模型。对该三维集成敏感性模型进行敏感性仿真，结果合理，符合预期，反应了该三维集成敏感性模型的合理性。