Справочник - Материнские платы и процессоры


Ограничения частотного роста - часть 2


Это влияние можно легко проиллюстрировать на примере расположенных рядом проводников, соединяющих элементы в ядре процессора (рис. 1).

Рис. 1. Взаимное влияние проводников, соединяющих элементы в ядре

Данные проводники обладают взаимной емкостью, которая, как известно, зависит от расстояния между проводниками и площади обращенных друг к другу сторон и вычисляется по известной формуле:

C = k × S / d,

где С — емкость, S — площадь, d — расстояние, k — коэффициент диэлектрической проницаемости среды.

Взаимная емкость способствует появлению неконтролируемых токов: на высоких частотах образованный проводниками конденсатор обладает проводимостью. Оценивая поведение приведенной схемы на высоких частотах, нельзя не заметить, что размеры проводников малы, но мало и расстояние между ними.

Учитывая же величины частот, а также количество таких проводников, составляющее многие миллионы, можно утверждать, что их влиянием на частотные свойства внутренних структур процессорного ядра нельзя пренебрегать. Особенно если принять во внимание то обстоятельство, что каждый проводник обладает еще и активным сопротивлением, и индуктивностью (рис. 1). Остается добавить, что и активные (резисторы), и реактивные (емкости, индуктивности) составляющие полного импеданса являются распределенными по всей длине проводников, что многократно усложняет описание и поведение подобных систем на высоких частотах.

Однако ситуация является еще более сложной, особенно если вспомнить, что описанная система находится не в вакууме, а между проводниками находятся вещества, обладающие определенными диэлектрическими свойствами, влияющими на величины взаимных емкостей.

Из приведенного рисунка должно быть понятно, почему конструкторы стремятся использовать для изоляции элементов полупроводниковых микросхем материалы с меньшей величиной диэлектрической проницаемости (k). Кроме топологии проводников, необходимо учитывать и влияние самих транзисторов. Каждый из них, обладая собственными емкостными и индуктивными характеристиками, искажает высокочастотные сигналы и способствует росту токов утечки.

Кроме того, транзисторы являются активными элементами: оказывая электромагнитное воздействие на близлежащие элементы, они, в свою очередь, сами испытывают аналогичное влияние от соседних цепей.


Начало  Назад  Вперед



Книжный магазин