考虑非均匀温度分布效应的缓冲器插入最优尺寸研究

基于非均匀温度分布效应对互连延时的影响, 提出了一种求解互连非均匀温度分布情况下的缓冲器最优尺寸的模型. 给出了非均匀温度分布情况下的RC互连延时解析表达式, 通过引入温度效应消除因子, 得出了最优插入缓冲器尺寸以使互连总延时最优. 针对90 nm和65 nm工艺节点, 对所提模型进行了仿真验证, 结果显示, 相较于以往同类模型, 本文所提模型由于考虑了互连非均匀温度分布效应, 更加准确有效, 且在保证互连延时最优的情况下有效地提高了芯片面积的利用.     

一种基于延时和带宽约束的纳米级互连线优化模型

基于RLC互连线延时模型,通过缓冲器插入和改变互连线宽及线间距,提出了一种基于延时和带宽约束的互连功耗-缓冲器面积的乘积优化模型.基于90 nm,65 nm和45 nm CMOS工艺验证了互连线优化模型,在牺牲1/3和1/2的带宽的前提下,平均能够节省46%和61%的互连功耗,以及65%和83%的缓冲器面积,能应用于纳米级SOC的计算机辅助设计. 关键词： 纳米互连功耗 缓冲器面积 延时 带宽     

考虑温度分布效应的非对称RLC树时钟偏差研究

提出了一种RLC互连树零时钟偏差构建方法.给出了RLC互连温度非均匀分布及其延时的解析公式,并推导计算了最优的零时钟偏差点,所提模型同时考虑了互连温度非均匀分布、电感效应及不对称互连结构对零时钟偏差点的影响.针对65 nm工艺节点对所提模型进行了仿真验证,结果显示,相较于同类模型,最大误差不超过1%. 关键词： RLC')" href="#">RLC 温度分布 不对称互连结构 零时钟偏差点     

考虑通孔和边缘效应的互连网络热电分析

考虑互连通孔和边缘效应,建立互连层间、层内、通孔热阻模型,利用热电二元性,提出一种考虑温度效应对热流影响的热电耦合仿真方法,利用热电之间的反馈关系,修正建模后的温度分布对节点网络热流的影响.并对以聚合物和硅氧化物为介质的多层互连进行分析,以有限元建模结果为参照,与已有模型相比,互连热分布结果的相对标准差分别降低了71.2%、12.9%.考虑通孔效应和边缘效应后,该方法在不同纳米级工艺中所得峰值温升,较已有模型均有一定程度的降低.     

一种考虑硅通孔电阻-电容效应的三维互连线模型

硅通孔(TSV)是三维集成电路的一种主流技术.基于TSV寄生参数提取模型,对不同物理尺寸的TSV电阻-电容(RC)参数进行提取,采用Q3D仿真结果验证了模型精度.分析TSVRC效应对片上系统的性能及功耗影响,推导了插入缓冲器的三维互连线延时与功耗的解析模型.在45nm互补金属氧化物半导体工艺下,对不同规模的互连电路进行了比较分析.模拟结果显示,TSVRC效应导致互连延时平均增加10%,互连功耗密度平均提高21%;电路规模越小,TSV影响愈加显著.在三维片上系统前端设计中,包含TSV寄生参数的互连模型将有助于设计者更加精确地预测片上互连性能.     

基于双电源电压和双阈值电压的全局互连性能优化

基于双电源电压和双阈值电压技术,提出了一种优化全局互连性能的新方法.文中首先定义了一个包含互连延时、带宽和功耗等因素的品质因子用以描述全局互连特性,然后在给定延时牺牲的前提下,通过最大化品质因子求得优化的双电压数值用以节省功耗.仿真结果显示,在65 nm工艺下,针对5%,10%和20%的允许牺牲延时,所提方法相较于单电压方法可分别获得27.8%,40.3%和56.9%的功耗节省.同时发现,随着工艺进步,功耗节省更加明显.该方法可用于高性能全局互连的优化和设计. 关键词： 全局互连 双电源电压 双阈值电压 功耗     

考虑通孔效应和边缘传热效应的纳米级互连线温度分布模型

提出了同时考虑通孔效应和边缘传热效应的互连线温度分布模型,获得了适用于单层互连线和多层互连线温度分布的解析模型,并基于65 nm互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺参数计算了不同长度单层互连线和多层互连线的温度分布.对于单层互连线,考虑通孔效应后中低层互连线的温升非常低,而全局互连线几乎不受通孔效应的影响,温升仍然很高.对于多层互连线,最上层互连线的温升最高,温升和互连介质层厚度近似成正比,而且互连介质材料热导率越低,温升越高.所提出的互连线温度分布模型,能应用于纳米级CMOS计算机辅助设计. 关键词： 通孔效应 边缘传热效应 纳米级互连线 温度分布模型     

一种基于纳米级CMOS工艺的互连线串扰RLC解析模型

基于纳米级CMOS工艺,综合考虑电容耦合与电感耦合效应,提出了分布式RLC耦合互连解析模型.采用函数逼近理论与降阶技术,在斜阶跃输入信号下提出了受扰线远端的数值表达式. 基于90和65 nm CMOS工艺,对不同的互连耦合尺寸下的分布式RLC串扰解析模型和Hspice仿真结果进行了比较,误差绝对值都在4%内,能应用于纳米级片上系统(SOC)的电子设计自动化(EDA)设计和集成电路优化设计.     

考虑自热效应的互连线功耗优化模型

基于互连线的分布式功耗模型,考虑自热效应的同时采用非均匀互连线结构,提出了一种基于延时、带宽、面积、最小线宽和最小线间距约束的互连动态功耗优化模型.分别在90和65 nm互补金属氧化物半导体工艺节点下验证了功耗优化模型的有效性,在工艺约束下同时不牺牲延时、带宽和面积所提模型能够降低高达35％互连线功耗.该模型适用于片上网络构架中大型互连路由结构和时钟网络优化设计.     

一种基于纳米级CMOS工艺的互连线串扰RLC解析模型

基于纳米级CMOS工艺,综合考虑电容耦合与电感耦合效应,提出了分布式RLC耦合互连解析模型.采用函数逼近理论与降阶技术,在斜阶跃输入信号下提出了受扰线远端的数值表达式. 基于90和65 nm CMOS工艺,对不同的互连耦合尺寸下的分布式RLC串扰解析模型和Hspice仿真结果进行了比较,误差绝对值都在4%内,能应用于纳米级片上系统（SOC）的电子设计自动化（EDA）设计和集成电路优化设计. 关键词： 纳米级CMOS 互连串扰 分布式 RLC解析模型')" href="#">RLC解析模型     

A novel low-swing interconnect optimization model with delay and bandwidth constraints

Interconnect power and repeater area are important in the interconnect optimization of nanometer scale integrated circuits.Based on the RLC interconnect delay model,by wire sizing,wire spacing and adopting low-swing interconnect technology,this paper proposed a power-area optimization model considering delay and bandwidth constraints simultaneously.The optimized model is verified based on 65-nm and 90-nm complementary metal-oxide semiconductor(CMOS) interconnect parameters.The verified results show that averages of 36% of interconnect power and 26% of repeater area can be saved under 65-nm CMOS process.The proposed model is especially suitable for the computer-aided design of nanometer scale systems-on-chip.     

A novel interconnect-optimal repeater insertion model with target delay constraint in 65nm CMOS

Repeater optimization is the key for SOC (System on Chip) interconnect delay design. This paper proposes a novel optimal model for minimizing power and area overhead of repeaters while meeting the target performance of on-chip interconnect lines. It also presents Lagrangian function to find the number of repeaters and their sizes required for minimizing area and power overhead with target delay constraint. Based on the 65 nanometre CMOS technology, the computed results of the intermediate and global lines show that the proposed model can significantly reduce area and power of interconnected lines, and the better performance will be achieved with the longer line. The results compared with the reference paper demonstrate the validity of this model. It can be integrated into repeater design methodology and CAD (computer aided design) tool for interconnect planning in nanometre SOC.     

Statistical Elmore delay of RC interconnect tree

As feature size keeps scaling down,process variations can dramatically reduce the accuracy in the estimation of interconnect performance.This paper proposes a statistical Elmore delay model for RC interconnect tree in the presence of process variations.The suggested method translates the process variations into parasitic parameter extraction and statistical Elmore delay evaluation.Analytical expressions of mean and standard deviation of interconnect delay can be obtained in a given fluctuation range of interconnect geometric parameters.Experimental results demonstrate that the approach matches well with Monte Carlo simulations.The errors of proposed mean and standard deviation are less than 1% and 7%,respectively.Simulations prove that our model is efficient and accurate.     

一种考虑温度的分布式互连线功耗模型

基于集总式电阻-电容树形功耗模型,考虑了非均匀温度分布对互连线电阻的影响,提出了一种新的分布式互连线动态功耗解析模型,解决了集总式模型不能表征非均匀温度变化带来的电阻变化的问题,并计算了一次非理想的激励冲激下整个互连模型消耗的总能量.基于所提出的分布式互连线功耗模型,计算了纳米级互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺典型长度互连线的Elmore延时和功耗,发现非均匀温度分布对互连功耗的影响随着互连线长度的增加而增加,单位长度功耗随着CMOS工艺特征尺寸的变化而基本不变.文中所提出的功耗模型可以用来精确估算互 关键词： 互连线 温度梯度 动态功耗模型 纳米级互补金属氧化物半导体     

An RLC interconnect analyzable crosstalk model considering self-heating effect

According to the thermal profile of actual multilevel interconnects, in this paper we propose a temperature distribution model of multilevel interconnects and derive an analytical crosstalk model for the distributed resistance-inductance-capacitance (RLC) interconnect considering effect of thermal profile. According to the 65-nm complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) process, we compare the proposed RLC analytical crosstalk model with the Hspice simulation results for different interconnect coupling conditions and the absolute error is within 6.5%. The computed results of the proposed analytical crosstalk model show that RCL crosstalk decreases with the increase of current density and increases with the increase of insulator thickness. This analytical crosstalk model can be applied to the electronic design automation (EDA) and the design optimization for nanometer CMOS integrated circuits.