[发明专利]用于经减小串扰的两层差分对布局及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于经减小串扰的两层差分对布局及其制造方法。

背景技术

半导体装置的操作速度已不断增加且持续地推动常规封装技术的限制。

为支持半导体装置的不断增加的操作速度，通常使用差分对。差分对是用于差分发信号的一对导体。差分对减小串扰及电磁干扰且可提供恒定及/或已知特性阻抗。此外，差分对实现用于高速信号传输线的阻抗匹配技术。差分对的非限制性实例包含双绞线、微带及带线。

差分对减小差分对的两个导体之间的总电流，如基尔霍夫(Kirchhoff)预测穿过差分对的横截面的总电流为零。用于发射表示零串扰的零电磁干扰的条件是指在差分对的输入及输出处的穿过差分对的横截面的零总电感及电容耦合。然而，在现实世界情形中，总耦合接近零，但不能实现零耦合，从而导致差分对的导体之间的串扰。

另外，作为由装置之间的电流源的有限阻抗与阻抗不匹配所致的二阶效应的结果可能在差分对之间发生串扰。对于此情形，差分对的两个导体可视为具有大约1/r²或1/r⁴的耦合的偶极子，其中r为差分对的线之间的距离。为减小串扰，需要减小与二阶效应相关联的效应。

电子设备中的差分与差分对串扰将其适用性限制于高于5GHz类型的串行器/解串器(串行解串器)设计。需要将差分对之间的串扰保持在约60dB或小于60dB的水平以便使其对通道接收经极大衰减信号的能力的影响最小化。处于高速的现代信号通道可引入40dB或大于40dB的衰减。为在存在完全双工通信流的情况下适当接收此信号，需要60dB的交叉耦合抗干扰性以用于可靠信号接收。

差分对之间的耦合由来自差分对配置中的导体之间的耦合的不平衡所致。作为不平衡的实例，1伏特信号可横穿差分对的支路，且10mV信号可横穿不同差分对的支路。

差分对之间的串扰是已知的/确定性的且可被计算。

为确定差分对之间的串扰，计算互电感。由细丝状(由电线及棒组成)电路上的细丝状电路i导致的互电感由二重积分纽曼公式给出，如由以下方程式1所给出：

其中μ₀表示磁性恒定(4π×10^-7H/m)，C_i及C_j是由电线横跨的曲线，R_ij是两点之间的距离。

与差分的正及负导体相关联的电流具有相同电流量值，但沿相反方向横穿。

差分对间的串扰是导致呈信号检测错误的形式的系统故障(增加系统抖动并致使信号检测眼状图案闭合)的技术限制。眼状图案(还称为眼图)是在接收器处所接收的数字数据信号的展现(例如，示波器显示)。此外，所接收信号被重复地取样及施加到垂直输入，而数据速率用于触发水平扫掠。

使用称为正交交叉的技术可能实现此串扰的减小。差分对之间的交叉的使用引入沿组成差分对的传输线的显著不连续性。不连续性的重要来源是用于将所述对从一侧移动到另一侧的通孔的结果。集成电路或印刷电路板中的通孔是用于将信号从一个信号层传送到另一信号层的手段。

用于减小来自交叉的反射的替代手段包含以此方式设计通孔结构以匹配线的特性阻抗。

图1A到1C图解说明实例常规传输线系统100。

传输线系统100包含差分对102及差分对104。

差分对102提供用于传送电信号的传输媒体。差分对104提供用于传送电信号的传输媒体。差分对是用于差分发信号的一对导体。差分对减小串扰及电磁干扰且可提供恒定及/或已知特性阻抗。此外，差分对实现用于高速信号传输线的阻抗匹配技术。差分对的非限制性实例包含双绞线、微带及带线。

差分对102包含正信号迹线106及负信号迹线108。差分对104包含正信号迹线110及负信号迹线112。在一些实施例中，与正信号迹线106相关联的正信号与与负信号迹线108相关联的负信号相等且相反。在其它实施例中，与正信号迹线106相关联的正信号在量值上不同于与负信号迹线108相关联的负信号。理论上，对于具有与正信号迹线106及负信号迹线108相关联的相等但相反信号的实施例，由正信号迹线106中的正信号产生的辐射电磁场通过由负信号迹线108中的负信号产生的相等且相反辐射电磁场而消除。类似地，对于一些实施例，正信号迹线110中的正信号与负信号迹线112中的负信号相等且相反。理论上，由正信号迹线110中的正信号产生的辐射电磁场通过由负信号迹线112中的负信号产生的相等且相反辐射电磁场而消除。