随着人们对数据处理和运算的需求越来越高，电子产品的核心—芯片的工艺尺寸越来越小，工作的频率越来越高，目前处理器的核心频率已达Ghz，数字信号更短的上升和下降时间，也带来更高的谐波分量，数字系统是一个高频高宽带的系统。对于一块组装的PCB，无论是PCB本身，还是上面的封装（Package，Pkg），其几何结构的共振频率也基本落在这一范围。不当的电源供应系统（PDS）设计，将引起结构共振，导致电源品质的恶化，造成系统无法正常工作。
此外，由于元器件密度的增高，为降低系统功耗，系统普遍采用低电压低摆幅设计，而低电压信号更容易受到噪声干扰。这些噪声来源很广，如耦合（coupling）、串扰（Crosstalk）、电磁辐射（EMI）等，但是最大的影响则来自于电源的噪声，特别是同步切换噪声（Simultaneous switching noise，SSN）。
通常整个PDS系统除了包含电路系统外，也包含电源与地平面形成的电磁场系统。下图是一个电源传输系统的示意图。
图1 典型的电源传输系统示意图
Pkg与PCB系统的测量
一般在探讨地弹噪声（GBN）时，通常只单纯考虑PCB,且测量其S参数|S21|来表示GBN大小的依据。Port1代表SSN激励源的位置，也即PCB上主动IC的位置，而较小的|S21|代表较好的PDS设计和较小的GBN。然而一般噪声从IC上产生，通过Pkg的电源系统、再通过基板Via和封装上的锡球的连接，到达PCB的电源系统（如图1）。所以不能只单纯考虑PCB或Pkg，必须把两者结合起来，才能正确描述GBN在高速数字系统中的行为。
为此，我们设计一个PDS结构（如图2），来代表Pkg安装在PCB上的电源系统。
图2 BGA封装安装在PCB上的结构和截面示意图
使用网络分析仪（HP8510C）结合探针台（Microtechprobe station）,量测此结构之S参数，从50Mhz到5Ghz。测量上，使用两个450um-pitch的GS探针，接到Pkg信号层的Powerring和Ground ring上。这个测量结构如图3。
图3 BGA封装安装在PCB上的结构测量示意图
Pkg+PCB结构量测S参数的结果如图4所示，同时我们也做了单一Pkg和 PCB的量测结果，通过对比来了解整个PDS系统和单一Pkg和PCB之间的差别。
图4 BGA封装安装在PCB上的量测结果
从图4的测量结果，我们可以考到三种结构的GBN行为有很大的差异。首先考虑只有单一Pkg时的S参数，在1.3Ghz之前的行为像一个电容，在1.5Ghz后才有共振模态产生；考虑单一PCB，在0.5Ghz后就有共振模态产生，像0.73Ghz（TM01）、0.92Ghz(TM10)、1.17Ghz（TM11），其GBN行为比单一Pkg更糟。最后，考虑Pkg结合PCB，可以看到在1.5Ghz之前，比单一Pkg多了三个共振点，这些噪声共振来自于PCB，通过锡球、Via等耦合到Pkg的电源上，这会使Pkg里的IC受噪声影响更严重，这跟只考虑单一Pkg或PCB时有很大不同。
