片上抑制串?dāng)_差分互連結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、伴隨著摩爾定律的發(fā)展，數(shù)字集成電路已經(jīng)到達(dá)超深亞微米工藝節(jié)點(diǎn)，IC芯片上互連線工藝尺寸和間距逐漸變小，芯片工作頻率逐漸變高，芯片上由互連線間電磁場(chǎng)耦合引起的串?dāng)_問(wèn)題已經(jīng)成為制約芯片性能的瓶頸。串?dāng)_能夠造成片上信號(hào)時(shí)序和邏輯混亂，影響芯片的正常功能，所以串?dāng)_作為片上信號(hào)完整性(SI)的核心問(wèn)題之一被廣泛關(guān)注。差分傳輸線（DTL）與一般的互連線相比，有更快的信號(hào)傳播速度和更強(qiáng)的抑制串?dāng)_能力，所以它得到了廣泛的研究和應(yīng)用。但是差分傳輸線與周圍

2、互連線間也存在著串?dāng)_問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)也能影響信號(hào)的完整傳輸，因此如何有效抑制差分傳輸線間的串?dāng)_成為當(dāng)前的研究重點(diǎn)。
　　本研究主要內(nèi)同包括：⑴在串?dāng)_原理基礎(chǔ)上進(jìn)行了片上65nm工藝尺寸下寄生參數(shù)的提取，包括電阻、電容（對(duì)地電容和耦合電容）和電感（自感和互感），該寄生參數(shù)提取中考慮了趨膚效應(yīng)，并且加入了電感L，有更高的準(zhǔn)確性并且更適用于高頻傳輸線。⑵根據(jù)串?dāng)_原理，建立了平面結(jié)構(gòu)的等效 RLC電路模型，該模型考慮了鄰線間和非鄰線間電磁耦合

3、情況，通過(guò)研究分析得出，鄰線間需要同時(shí)考慮電場(chǎng)和磁場(chǎng)耦合，而非鄰線只需考慮磁場(chǎng)耦合。然后通過(guò)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下四線差分結(jié)構(gòu)HFSS三維物理模型和ADS等效電路模型S參數(shù)聯(lián)合仿真，對(duì)提取的S參數(shù)曲線進(jìn)行擬合，結(jié)果表明在頻率變化為0~20GHz內(nèi)，該等效RLC電路模型ADS仿真和HFSS三維物理模型仿真的S參數(shù)曲線能夠很好地?cái)M合，S參數(shù)平均誤差不超過(guò)8.31％。⑶提出了等效阻抗的概念，即將傳輸線間的電磁耦合等效為一個(gè)阻抗，通過(guò)等效電路模型可以計(jì)

4、算出不同線間的等效阻抗，等效阻抗能夠更加方便簡(jiǎn)單的分析串?dāng)_耦合問(wèn)題。然后研究了差分傳輸線的串?dāng)_特性，通過(guò)HFSS三維仿真獲得了不同物理結(jié)構(gòu)下差分傳輸線的串?dāng)_情況，包括傳輸線的長(zhǎng)度、線間距、接地板高度、通孔和拐角，并且使用等效阻抗分析了結(jié)構(gòu)對(duì)串?dāng)_影響機(jī)理，得出了抑制串?dāng)_差分傳輸線設(shè)計(jì)規(guī)則指導(dǎo)。⑷通過(guò)將不同結(jié)構(gòu)的差分傳輸線HFSS仿真TouchStone文件（S參數(shù)網(wǎng)表）導(dǎo)入ADS，實(shí)現(xiàn)了差分傳輸線在ADS中的時(shí)域仿真，在10GHz頻率下，