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.     

Through-silicon-via crosstalk model and optimization design for three-dimensional integrated circuits

Through-silicon-via （TSV） to TSV crosstalk noise is one of the key factors affecting the signal integrity of three- dimensional integrated circuits （3D ICs）. Based on the frequency dependent equivalent electrical parameters for the TSV channel, an analytical crosstalk noise model is established to capture the TSV induced crosstalk noise. The impact of various design parameters including insulation dielectric, via pitch, via height, silicon conductivity, and terminal impedance on the crosstalk noise is analyzed with the proposed model. Two approaches are proposed to alleviate the TSV noise, namely, driver sizing and via shielding, and the SPICE results show 241 rnV and 379 mV reductions in the peak noise voltage, respectively.     

前言

<正>电源是所有电子产品、电器设备的动力源泉,电源技术是保障人们日常幸福生活、推导国民经济发展、促进国防安全建设的重要技术之一。同时,电源技术也是与“绿色能源、双碳经济,万物互联、数字信息、新能源汽车与高端装备制造”等国家重大战略需求密切相关的技术,因此,电源技术一直受到各界人士的高度重视。其中,DC-DC电源因其电压转换方式灵活、功率调节范围大、可定制化设计、体积小、效率高、受限少,而广泛应用于航空航天、5G通讯、新能源汽车、     

一种65nm CMOS互连线串扰分布式RLC解析模型

基于65nm CMOS工艺,综合考虑电容耦合与电感耦合效应,提出了一种互连线耦合串扰分布式RLC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,提出了被干扰线远端的串扰数值表达式.基于65nm 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2.50%内,能应用于纳米级SOC的计算机辅助设计.     

适用于环境能量俘获的高效率电源管理电路

设计了一种适用于环境振动能量俘获系统的高效率电源管理电路。电路采用了最大功率点跟踪(MPPT)技术,以解决环境振动能量不稳定和经换能器换能后的输出功率负载依赖性强的问题。针对MPPT工作过程中电压调整阶段功率损耗过大的问题,提出了高频开关控制的类Buck结构拓扑,以减小电压调整阶段的开关损耗,进一步提高了系统效率,并可实现预稳压,为后级电源管理电路减轻负担。电路采用0.18μm CMOS工艺设计,仿真结果表明,随着振动环境及负载的变化,最大功率点跟踪效率始终维持在98.55%～99.45%,系统效率提高至94.2%。     

一种基于目标延迟约束缓冲器插入的互连优化模型

基于分布式RLC传输线,提出在互连延迟满足日标延迟的条件下,利用托格朗日函数改变插入缓冲器数目与尺寸来减小互连功耗和面积的优化模型.在65nm CMOS工艺下,对两组不同类型的互连线进行计算比较,验证该模型在改善互连功耗与面积方面的优点.此模碰更适合全局瓦连线的优化,而且互连线越长,优化效果越明显,能够应用于纳米级SoC的计算机辅助设计和集成电路优化设计.     

一种基于目标延迟约束缓冲器插入的互连优化模型

基于分布式RLC传输线,提出在互连延迟满足目标延迟的条件下,利用拉格朗日函数改变插入缓冲器数目与尺寸来减小互连功耗和面积的优化模型. 在65nm CMOS工艺下,对两组不同类型的互连线进行计算比较,验证该模型在改善互连功耗与面积方面的优点. 此模型更适合全局互连线的优化,而且互连线越长,优化效果越明显,能够应用于纳米级SOC的计算机辅助设计和集成电路优化设计.     

固定边框的多电压布图规划算法

多电压设计是应对SoC功耗挑战的一种有效方法,但会带来线长、面积等的开销。为减少线长、芯片的空白面积及提高速度,提出了一种改进的固定边框多电压布图方法.对基于NPE（Normalized Polish Expression）表示的布图解,采用形状曲线相加算法来计算其最优的布图实现,并通过增量计算方法来减少计算NPE及多电压分配的时间.为使所得布图解满足给定的边框约束,提出了一个考虑固定边框约束的目标函数,并采用删除后插入（Insertion after Delete,IAD）算子对SA求得布图解进行后优化.实验结果表明,和已有方法相比,所提出方法在线长和空白面积率方面有较明显优势,且所有电路在不同高宽比、不同电压岛数下均实现了极低的空白面积率（< <1%）.