RLC互連效應的模型及模擬研究.pdf

1、當集成電路互連的尺寸不斷縮小,芯片面積不斷增大,同時為了追求更高的工作速度時,將會遇到嚴重的互連問題,如信號延時、串擾等等.因此互連的問題已成為集成電路發(fā)展的瓶頸.隨著集成電路尺寸的減小和規(guī)模的增大,互連的寄生電感和互感效應會越來越明顯,互連線的模型必須要考慮到這些效應的影響.本文對RLC互連的模型和模擬技術進行了系統(tǒng)研究,主要貢獻如下:本文在對幾種常用的基于矩匹配技術的模型降階方法綜述的基礎上,采用互連系統(tǒng)沖激響應的低階矩,基于雙極點

2、近似給出了一種新的估計互連網絡輸出響應的方法.邏輯門的輸出特性緊密依賴于輸出負載互連樹的驅動點導納.基于RLC互連樹節(jié)點導納的前三階矩給出一種新的RLC互連П模型的構建方法,它是可實現(xiàn)的互連驅動點等效電路模型的構建方法.在可實現(xiàn)的RLC互連П模型的基礎上,提出了與業(yè)界常用的k-factor方程兼容的"有效電容"的概念.它們均可用于驅動RLC互連樹負載的邏輯門的輸出響應波形的估計.提出了一種基于"有效電容"的RLC互連樹延時分析的方法,與

3、等效Elmore延時方法做了比較,新方法與之不同的地方是充分考慮了互連電阻和電感對電容的屏蔽作用,通過引入"有效電容"的概念,改善了這種作用對延時的影響.分別針對平衡和非平衡RLC互連樹進行了仿真驗證,誤差小于等效Elmore延時的方法.信號延時包括邏輯門延時和互連延時兩部分.邏輯門延時依賴于對驅動點導納的合理近似.本文推導出了簡單有效的用于模擬RLC互連樹驅動點導納的閉端等效π模型,并給出了一種化簡復雜互連樹的方法,將它們應用于驅動復

4、雜RLC傳輸線互連樹的邏輯門延時的估計中,與其它方法相比,它計算簡單,精度較高.互連線效應越來越引起人們的關注,而分析互連線效應大多集中在互連時序方面,關于其功耗的分析也不可忽略.以MCM互連為例給出了一種分析RLC傳輸線互連功耗的方法,通過對輸入互連的電流及其等效電阻的近似,推導出了RLC互連功耗的頻域數(shù)學表達式,給出了計算機仿真試驗結果,驗證了本方法的有效性.基于一種簡單的耦合RC互連模型,采用主導極點近似的方法,推導出了當干擾線輸