隨著人們對數據處理和運算的需求越來越高，電子產品的核心—芯片的工藝尺寸越來越小，工作的頻率越來越高，目前處理器的核心頻率已達Ghz，數字信號更短的上升和下降時間，也帶來更高的諧波分量，數字系統是一個高頻高寬帶的系統。對于一塊組裝的PCB，無論是PCB本身，還是上面的封裝（Package，Pkg），其幾何結構的共振頻率也基本落在這一范圍。不當的電源供應系統（PDS）設計，將引起結構共振，導致電源品質的惡化，造成系統無法正常工作。
此外，由于元器件密度的增高，為降低系統功耗，系統普遍采用低電壓低擺幅設計，而低電壓信號更容易受到噪聲干擾。這些噪聲來源很廣，如耦合（coupling）、串擾（Crosstalk）、電磁輻射（EMI）等，但是最大的影響則來自于電源的噪聲，特別是同步切換噪聲（Simultaneous switching noise，SSN）。
通常整個PDS系統除了包含電路系統外，也包含電源與地平面形成的電磁場系統。下圖是一個電源傳輸系統的示意圖。
圖1 典型的電源傳輸系統示意圖
Pkg與PCB系統的測量
一般在探討地彈噪聲（GBN）時，通常只單純考慮PCB,且測量其S參數|S21|來表示GBN大小的依據。Port1代表SSN激勵源的位置，也即PCB上主動IC的位置，而較小的|S21|代表較好的PDS設計和較小的GBN。然而一般噪聲從IC上產生，通過Pkg的電源系統、再通過基板Via和封裝上的錫球的連接，到達PCB的電源系統（如圖1）。所以不能只單純考慮PCB或Pkg，必須把兩者結合起來，才能正確描述GBN在高速數字系統中的行為。
為此，我們設計一個PDS結構（如圖2），來代表Pkg安裝在PCB上的電源系統。
圖2 BGA封裝安裝在PCB上的結構和截面示意圖
使用網絡分析儀（HP8510C）結合探針臺（Microtechprobe station）,量測此結構之S參數，從50Mhz到5Ghz。測量上，使用兩個450um-pitch的GS探針，接到Pkg信號層的Powerring和Ground ring上。這個測量結構如圖3。
圖3 BGA封裝安裝在PCB上的結構測量示意圖
Pkg+PCB結構量測S參數的結果如圖4所示，同時我們也做了單一Pkg和 PCB的量測結果，通過對比來了解整個PDS系統和單一Pkg和PCB之間的差別。
圖4 BGA封裝安裝在PCB上的量測結果
從圖4的測量結果，我們可以考到三種結構的GBN行為有很大的差異。首先考慮只有單一Pkg時的S參數，在1.3Ghz之前的行為像一個電容，在1.5Ghz后才有共振模態產生；考慮單一PCB，在0.5Ghz后就有共振模態產生，像0.73Ghz（TM01）、0.92Ghz(TM10)、1.17Ghz（TM11），其GBN行為比單一Pkg更糟。最后，考慮Pkg結合PCB，可以看到在1.5Ghz之前，比單一Pkg多了三個共振點，這些噪聲共振來自于PCB，通過錫球、Via等耦合到Pkg的電源上，這會使Pkg里的IC受噪聲影響更嚴重，這跟只考慮單一Pkg或PCB時有很大不同。
