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     

一种基于多目标约束的互连线宽和线间距优化模型

优化线宽和线间距已经成为改善系统芯片性能的关键技术.本文基于互连线线宽和线间距对互连延时、功耗、面积和带宽的影响,提出了基于多目标优化方法实现优化线宽和线间距的思路,并利用曲线拟合方法得到了多目标约束的解析模型.Hspice验证结果显示,该解析模型精度较高,平均误差不超过5%,算法简单,能有效弥补应用品质因数方法的缺陷,可以应用于纳米级互补金属氧化物半导体系统芯片的计算机辅助设计.     

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     

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.     

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     

考虑互连温度分布的缓冲器插入延时优化方法

针对VLSI设计中存在的互连电感效应、热电耦合以及互连温度分布的问题,提出一种缓冲器插入延时优化方法.首先根据互连温度分布的特点得出其电阻模型和延时模型,通过延时、功耗和温度之间的热电耦合效应求得考虑互连温度分布的缓冲器插入最优化延时,利用Matlab软件求得最佳优化结果.采用该方法针对45 nm工艺节点的缓冲器插入进行分析和验证,证实了方法的有效性.研究表明,忽略互连电感效应会高估芯片的优化延时,忽略互连温度分布会低估芯片的优化延时,在全局互连尺寸较小(线宽为245 nm)时,忽略互连温度分布会低估互连延时8.71%.     

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.     

三维集成电路堆叠硅通孔动态功耗优化

三维集成电路堆叠硅通孔结构具有良好的温度和热特性. 提出了一种协同考虑延时、面积与最小孔径的堆叠硅通孔动态功耗优化办法. 在提取单根硅通孔寄生电学参数的基础上, 分析了硅通孔的直径对多层硅通孔的功耗与延时性能的影响, 由此构建了分层逐级缩减堆叠硅通孔结构, 分析了硅通孔高度与氧化层厚度的影响. 结果表明, 该模型可在牺牲少许延时的情况下显著优化动态功耗, 在允许牺牲延时5%的情况下, 堆叠硅通孔的动态功耗最多可减少19.52%.     

考虑工艺波动的RC互连树统计功耗

为了有效分析考虑工艺波动的RC互连树统计功耗,本文首先给出了考虑工艺波动的互连寄生参数和输入驱动点导纳矩的构建方法,然后,推导得出了互连功耗均值与标准差的表达式.计算结果表明,与目前广泛应用的Monte Carlo分析方法相比,采用本文方法得到的RC互连功耗均值误差小于4.36 %,标准差误差则小于6.68 %.结果显示,本文方法在确保精度的前提下大大缩短了仿真时间. 关键词： 工艺波动 RC互连')" href="#">RC互连 统计功耗     

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     

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.     

基于RLCπ型等效模型的互连网络精确焦耳热功耗计算

基于互连网络的RLC π型等效模型,考虑电感的屏蔽作用和非理想的阶跃激励,提出了互连线网络在斜阶跃激励下的焦耳热功耗计算方法,极大地简化了互连网络中电流和功耗的表达式. 基于90 nm金属氧化物半导体(CMOS)工艺的互连参数对所提出的计算方法进行了计算和仿真验证,对于上升信号小于1 ns的情况,计算结果与Hspice仿真结果的误差小于3%,具有很高的精度,适合应用于大规模互连网络中的功耗估算和热分析.     

An Interconnect Bus Power Optimization Method

A simple yet accurate interconnect parasitical capacitance model is presented. Based on this model a novel interconnect bus optimization methodology is proposed. Combining wire spacing with wire ordering, this methodology focuses on bus dynamic power optimization with consideration of bus performance requirements. The optimization methodology is verified under a 65 nm technology node and it shows that with 50% slack in the routing space, a 33.039% power saving can be provided by the proposed optimization methodology for an intermediate video bus compared to the 27.68% power saving provided by uniform spacing technology. The proposed methodology is especially suitable for computer-aided design of nanometer scale on-chip buses.