Analysis and modeling of power supply induced jitter for high speed driver and low dropout voltage regulator

”With the scaling of power supply voltage levels and improving trans-conductance of drivers, the sensitivity of drivers to power supply induced delays has increased. The power supply induced jitter (PSIJ) has become one of the major concerns for high-speed system. In this work, the PSIJ analysis and modeling method are proposed for high speed drivers and the system with on-die low dropout (LDO) voltage regulator. In addition, a jitter-aware target impedance concept is proposed for power distribution network (PDN) design to correlate the PSIJ with PDN parasitic. The proposed PSIJ analysis model is based on the driver power supply rejection ratio (PSRR) response, transition edge slope and the propagation delay. It is demonstrated that the proposed model can be generalized for different type of drivers. Following the proposed PSIJ model, a method for improving the PSIJ simulation accuracy in the input/output buffer information (IBIS) model is also proposed. A PSIJ analysis method is also proposed for system with on-die LDO. The approach relies on separate analysis of the LDO block PSRR response and the buffer block PSIJ sensitivity. This procedure allows designer to evaluate the system PSIJ with fewer and faster simulations. For the jitter-aware target impedance, a systematic procedure to develop the target impedance curves is formulated and developed for common CMOS buffer circuits. Given the transient IC switching current and the jitter specification, multiple target impedance curves can be defined for a specific circuit. The proposed design procedure can largely relieve over-constrain in the PDN designed based on the original target impedance definition”--Abstract, page iv

Émulation et comparaison du mode test et du mode fonctionnel des circuits intégrés à horloges multiples

Ce projet de maîtrise s’intéresse à la représentativité du test de balayage à vitesse nominale (SBAST : Scan based at-speed test) versus le mode fonctionnel en termes de délais et de bruit sur l’alimentation. Dans la littérature, les efforts déployés pour vérifier si le mode test est représentatif du mode fonctionnel ont porté presqu’exclusivement sur le mode test, le mode fonctionnel étant considéré comme un point de référence stable. À partir d’expérimentations préliminaires (Thibeault and Larche 2012), on a remarqué que le mode fonctionnel à multiples domaines d’horloge amène l’apparition de fluctuations indésirables appelées produits d’intermodulation (PIMs), jusqu’ici inexplorés dans ce contexte. Un des objectifs de cette recherche a donc porté sur l’étude de l’impact des PIMs sur les délais de propagation et sur la tension d’alimentation. Afin d’atteindre les objectifs de recherche, une plateforme expérimentale a été mise en place. Cette plateforme comprend un testeur et un circuit sous test (CUT). Du même coup, nous avons étudié l’impact de la présence d’un testeur dans le même dispositif que le CUT. Les résultats obtenus démontrent que sous certaines limites fréquentielles, le test de balayage à vitesse nominale n’est pas représentatif du mode fonctionnel. Principalement parce que les PIMs présents dans le mode fonctionnel à multiples domaines d’horloge ne sont pas présents dans le mode test, car les horloges multiples ne sont pas distribuées dans ce mode. On conclue également que les PIMs présents dans le mode fonctionnel ont un impact sur les délais de propagation et sur la tension d’alimentation. Finalement, selon nos expérimentations, le testeur, qui génère l’horloge de test, a un impact sur le délai de propagation