[0005] 本发明针对现有技术的不足，公开一种针对屏蔽差分硅通孔的RC无源均衡器结构及其设计方法，此结构利用电阻‑电容(Resistance‑Capacitance,RC)谐振电路的思路设计而成。此结构可以有效解决数字差分信号传输系统中存在的码间串扰问题，使传输频带变得平坦，有效提高了高速数字信号的传输质量。
[0006] 本发明针对屏蔽差分硅通孔的RC无源均衡器由多个单元构成，输入端口位于硅基底与片上金属层之间的绝缘层中，输出端口位于最顶部金属层上。
[0007] 所述单元由硅衬底到金属层向上方向依次包括位于硅衬底中的屏蔽差分硅通孔，位于绝缘层中的输入端口和构成均衡器的片上电阻，以及位于最外层金属层的片上电容和输出端口。
[0008] 所述屏蔽差分硅通孔位于硅衬底中，由内向外依次包括内部差分硅通孔对和屏蔽外壳。所述内部差分硅通孔对由两个结构相同的柱状硅通孔组成，用于三维集成电路中层间差分信号的传输。所述柱状硅通孔由金属内芯和外圈氧化层组成，其中金属内芯用于传输电流，外圈氧化层用于隔绝直流泄漏。所述屏蔽外壳由环形金属内芯和内外两层氧化层组成，用于充当电流返回路径的同时隔绝外界干扰。所述环形金属内芯接地用于充当电流返回路径，内外圈氧化层用于隔绝直流泄漏。
[0009] 所述均衡器的输入端口位于硅衬底和片上金属层之间的绝缘层中，输入端口与屏蔽差分硅通孔的内部差分硅通孔对相连。所述均衡器的输出端口位于最外层金属层上，输出端口与片上电容和片上电阻相连。差分信号由屏蔽差分硅通孔流出后流入输入端口，经均衡器作用之后由输出端口流出。
[0010] 所述片上电容位于最顶部金属层上，其为构成均衡器的重要组件，片上电容结构为金属‑绝缘体‑金属(Metal‑Insulator‑Metal,MIS)结构，会占据较大的片上空间。
[0011] 所述片上电阻位于硅衬底和片上金属层之间的绝缘层中，其为构成均衡器的重要组件。
[0012] 为使均衡器达到最佳工作效果，所述构成均衡器的电阻和电容组件的器件参数需要通过实际应用推导得出。本发明的另一种目的是公开上述针对差分屏蔽硅通孔的RC无源均衡器的器件参数计算方法，该方法包括以下步骤：
[0013] 步骤一，输入屏蔽差分硅通孔的制造工艺信息：
[0014] 所述屏蔽差分硅通孔的制造工艺信息包括第一、二氧化层厚度，硅通孔高度，金属内芯、环形金属内芯的半径以及氧化层、金属内芯、环形金属内芯、硅衬底的电学参数(介电常数、磁导率、电导率)。
[0015] 步骤二，利用步骤(1)的制造工艺信息计算差分屏蔽硅通孔的电学参数[0016] 所述的差分屏蔽硅通孔电学参数包括电阻R、电感L、互感Lm、第一氧化层电容 Cox1、第二氧化层电容Cox2、第一衬底电容Csi1、第二衬底电容Csi2、第一衬底电导Rsi1和第二衬底电导Rsi2等。这里的计算过程属于常规技术，故不详解。
[0017] 步骤三，利用步骤(2)获得的差分屏蔽硅通孔的电学参数推导等效电路图，由于差分屏蔽硅通孔被用于传输差分信号，遂由初始等效电路图再次推导差分信号传输时的奇模等效电路；这里的推导过程属于常规技术，故不详解。
[0018] 步骤四，保证屏蔽差分硅通孔传输损耗在可接受误差(本领域技术人员根据经验获得)的条件下，将步骤(3)得出的奇模等效电路化简，以方便后续推导。
[0019] 步骤五，在步骤(4)的最简化奇模等效电路中，求得差分传输系统的频率响应，并计算均衡器参数。
[0020] 所述系统频率响应的计算公式属于常规技术。
[0021] 由于常规系统频率响应均为复频率S的函数，但是为达到均衡目的，需要设计合适均衡器电阻Req和电容Ceq，使得系统频率响应与复频率S无关，此时均衡器工作在最优状态。故而将系统频率响应计算公式中包含复频率S的项消去，即可求是电阻Req和电容Ceq。
[0022] 本发明的有益效果：
[0023] 本发明设计了针对屏蔽差分硅通孔的RC无源均衡器，并公开了一种针对差分信号的无源均衡器器件参数设计方法，有益效果主要体现在：
[0024] 1、本发明可使得差分信号传输系统的频带变得平坦，显著提高了高频差分信号的传输质量，尤其体现在高速数字差分传输系统眼图质量变好。
[0025] 2、本发明可精确计算特定差分传输系统所需的RC无源均衡器的器件参数，可使得差分传输信号的质量达到最优。
[0026] 3、本发明适用于高带宽、低功耗差分信号传输系统。
