工艺变化下互连线建模与ABCD参数仿真

考虑互连线工艺变化的空间相关性,采用数值仿真及拟合方法,得到电气分布参数的近似表达式,建立了互连线分布参数随机模型;推导出互连线ABCD参数满足的随机微分方程组,并提出基于蒙特卡洛法的ABCD参数统计分析方法;最后,通过对ABCD参数各参量系数的正态性进行偏度-峰度检验,给出最差情况估计.实验结果表明,提出的互连线随机模型及统计分析方法可以对工艺变化下的互连线传输性能进行有效的评估.     

工艺变化下互连线分布参数随机建模与延迟分析

随着超大规模集成电路制造进入深亚微米和超深亚微米阶段,电路制造过程中的工艺变化已经成为影响集成电路互连线传输性能的重要因素.文中引入高斯白噪声建立了互连线分布参数的随机模型,并提出基于Elmore延迟度量的工艺变化下的互连延迟估计式;通过简化工艺变化量与互连线参数之间的关系式,对延迟一阶变化量与二阶变化量进行了分析,给出一般工艺变化下互连延迟的统计特性计算方法;另,针对线宽工艺变化推导出互连延迟均值与方差的计算公式.最后通过仿真实验对工艺变化下互连线延迟分析方法及其统计特性计算公式的有效性进行了验证.     

工艺随机扰动下非均匀RLC互连线串扰的谱域方法分析

 考虑工艺随机扰动对互连线传输性能的影响,建立了互连线随机扰动模型,提出了一种基于谱域随机方法的互连线串扰分析新方法.该方法将具有随机扰动的耦合互连线模型在线元分析阶段进行解耦,分别采用随机伽辽金方法(SGM)和随机点匹配方法(SCM)进行串扰分析.最后,利用复逼近给出工艺随机扰动下互连线串扰噪声的解析表达式.实验结果表明本文方法不仅可以对工艺随机扰动下的非均匀耦合互连线串扰进行有效估计,相较于SPICE仿真还具有更高的计算效率.     

VLSI随机工艺变化下互连线建模与延迟分析

目前互连线的工艺变化问题已成为影响超大规模集成电路性能的重要因素.考虑了互连线工艺变化的空间相关性,将工艺参数变化建模为具有自相关性的随机过程,采用数值仿真及拟合方法得到寄生参数的近似表达式,最后基于Elmore延迟度量分析了随机工艺变化对互连延迟的影响,提出了工艺变化下互连延迟统计特性的估算方法,并通过仿真实验对方法的有效性进行了验证.     

基于工艺参数扰动的随机互连线时延分析

考虑工艺参数扰动对互连电路传输性能的影响,建立了基于工艺扰动的互连线随机模型.通过改进的去耦算法对随机互连线元进行去耦,结合随机伽辽金方法(SGM)和多项式混沌展开(PCE)进行互连分析,进而利用复逼近及二分法给出工艺参数扰动下互连时延的有限维表达式.仿真实验结果不仅与SPICE仿真吻合得较好,相较于SPICE蒙特卡洛仿真还具有更高的计算效率.     

基于工艺参数扰动的随机互连线时延分析

考虑工艺参数扰动对互连电路传输性能的影响,建立了基于工艺扰动的互连线随机模型.通过改进的去耦算法对随机互连线元进行去耦,结合随机伽辽金方法(SGM)和多项式混沌展开(PCE)进行互连分析,进而利用复逼近及二分法给出工艺参数扰动下互连时延的有限维表达式.仿真实验结果不仅与SPICE仿真吻合得较好,相较于SPICE蒙特卡洛仿真还具有更高的计算效率.     

VLSI中互连线工艺变化的若干问题研究进展

随着超大规模集成电路制造进入深亚微米和超深亚微米阶段,互连线的工艺变化已成为影响集成电路性能的重要因素.针对该问题,结合作者的研究工作,综述了目前国内外互连线工艺变化若干关键问题的研究进展情况,重点介绍工艺变化条件下互连线寄生电参数及其传输性能的研究方法,并分析不同技术的特点和局限性.最后展望了互连线工艺变化问题今后的研究发展方向.     

65 nm的互连线工艺灵敏度分析

集成工艺尺寸的不断缩小使得工艺偏离效应(process variation)成为实现集成电路高成品率设计的关键.本文通过互连线工艺灵敏度分析来探讨工艺偏离效应问题.首先利用TCAD软件仿真单变量试验样本,对仿真样本数据统计3-σ值,定性分析灵敏度关系.然后用最小二乘法拟合曲线,定量分析65nm的互连线工艺灵敏度.分析结果表明互连线寄生参数随互连线宽度变化最为显著.     

分布RLC树形互连线的时延估算稳定模型

基于分布RLC互连线模型,提出一种保证结果稳定的树形互连线的时延估算模型.此模型针对树形互连线,提出"等效ABCD矩阵"的概念,在此基础上通过二阶矩匹配估算树形互连线时域响应,并通过曲线拟合给出了解析形式的50%时延估算公式.新模型保证结果的稳定性,并且大大快于传统的仿真方法.实验表明,新模型与电路仿真软件HSPICE仿真结果相比较误差小于15%.     

串扰约束下超深亚微米顶层互连线性能的优化设计

优化顶层互连线性能已成为超深亚微米片上系统(SOC)设计的关键.本文提出了适用于多个工艺节点的串扰约束下顶层互连线性能的优化方法.该方法由基于分布RLC连线模型的延迟串扰解析公式所推得.通过HSPICE仿真验证,对当前主流工艺(90nm),此优化方法可令与芯片边长等长的顶层互连线(23.9mm)的延时减小到182ps,数据总线带宽达到1.43 GHz/ μ m,近邻连线峰值串扰电压控制在0.096V_dd左右.通过由本方法所确定的各工艺节点下的截面参数和性能指标,可合理预测未来超深亚微米工艺条件下顶层互连线优化设计的发展趋势.     

工艺参数随机扰动下的传输线建模与分析新方法

本文考虑集成电路制造过程中传输线制造工艺参数随机扰动对传输线传输性能的影响,建立了传输线的随机模型.结合精细积分算法与蒙特卡洛方法分析了该传输线随机模型的瞬态响应,通过对模型输出的正态性进行偏度-峰度检验给出了最差情况估计.对于正弦激励情况推导了无耗传输线相应随机微分方程解的一阶矩的解析形式,给出了二阶矩的数值计算方法,最后估计出输出信号振幅与相移的上下界.实验结果表明本文提出的传输线随机模型及其分析方法可以对传输线的性能进行有效的评估.     

Crosstalk-affected delay analysis in nanometer technologies

This article presents a detailed analysis of the crosstalk-affected delay of coupled interconnects considering process variations. We utilise a distributed RC-π model of the interconnections to accurately model process variations. In particular, we perform a detailed investigation of various crosstalk scenarios and study the impact of different parameters on crosstalk delay. Although accounting for the effect of correlations among parameters of the neighbouring wire segments, statistical properties of the crosstalk-affected propagation delays are characterised and discussed. Monte Carlo-based simulations using Spice demonstrate the effectiveness of the proposed approach in accurately modeling the correlation-aware process variations and their impact on interconnect delay in the presence of crosstalk.     

传输线的随机建模及瞬态响应数值实验分析

该文考虑集成电路制造过程中传输线制造工艺参数随机扰动对传输线传输性能的影响,建立了传输线的随机模型,针对该模型提出了基于蒙特卡洛法的传输线瞬态响应统计分析方法。统计分析中采用精细积分算法求解传输线样本瞬态响应,并对模型输出的正态性进行偏度-峰度检验,给出了最差情况估计。试验结果表明该文提出的传输线随机模型及统计分析方法可以对传输线的传输性能进行有效的评估,对于传输线制造过程的控制及优化有着重要意义。     

Statistical extraction and modeling of inductance considering spatial correlation

In this paper, we present a novel method for statistical inductance extraction and modeling for interconnects considering process variations. The new method, called statHenry, is based on the collocation-based spectral stochastic method where orthogonal polynomials are used to represent the statistical processes. The coefficients of the partial inductance orthogonal polynomial are computed via the collocation method where a fast multi-dimensional Gaussian quadrature method is applied with sparse grids. To further improve the efficiency of the proposed method, a random variable reduction scheme is used. Given the interconnect wire variation parameters, the resulting method can derive the parameterized closed form of the inductance value. We show that both partial and loop inductance variations can be significant given the width and height variations. This new approach can work with any existing inductance extraction tool to extract the variational partial and loop inductance or impedance. Experimental results show that our method is orders of magnitude faster than the Monte Carlo method for several practical interconnect structures.     

考虑工艺波动的互连串扰的峰值统计模型

随着集成电路特征尺寸的不断减小,互连线的串扰噪声对工艺波动的灵敏度也在相应增加。通过分析互连几何参数波动对互连寄生参数的影响,得到其近似的函数关系表达式,在此基础上建立了考虑工艺波动的串扰噪声的统计模型。利用该模型可以得到互连串扰噪声均值和标准差的解析表达式。计算结果表明：和HSPICE相比,该方法在确保计算精度的前提下大大缩短了计算时间,在超大规模集成电路互连信号完整性的分析和优化中具有一定的应用前景。     

考虑工艺波动的快速RC互连延时统计计算

本文提出了一种考虑工艺波动影响的计算延时和过渡时间的快速统计模型。模型中使用优化的二阶模型描述工艺波动的影响,使用了闭合表达式来表示相关工艺参数和工艺波动影响下的延时和过渡时间之间的关系。仿真实验表明：提出的模型和传统算法有相似的精度和相似的统计特性,而计算效率大大高于基于HSPICE的模特卡罗分析和传统方法。     

Fast statistical delay evaluation of RC interconnect in the presence of process variations

Fast statistical methods of interconnect delay and slew in the presence of process fluctuations are proposed. Using an optimized quadratic model to describe the effects of process variations, the proposed method enables closed-form expressions of interconnect delay and slew for the given variations in relevant process parameters. Simulation results show that the method, which has a statistical characteristic similar to traditional methodology, is more efficient compared to HSPICE-based Monte Carlo simulations and traditional methodology.     

RLC传输线的精确矩模型及其在互连线网时延估计中的应用

快速估计互连线网的信号传输特性是VLSI设计中的重要问题,矩匹配是目前的主要方法.本文给出了获得RLC传输线精确矩模型的一个简单方法,避免了以往方法复杂的推导.文中还提出了互连线时延估计的一个新方法,这一方法不仅可用于目前通常的二阶模型,还可对高阶模型进行估计.