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考虑工艺波动和散射效应的纳米级CMOS互连线特性研究

作　者: 万达经
导　师: 朱樟明
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 纳米级CMOS 互连线工艺波动散射效应尺寸优化
分类号: TN405.97
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 29次
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内容摘要

随着CMOS集成电路工艺特征尺寸进入纳米级阶段,互连性能已经成为制约集成电路设计的关键因素之一。在纳米级工艺下,工艺波动带有随机性,会直接造成集成电路物理结构的改变,进而影响互连性能,从而显著地影响集成电路功能和性能。另外,集成电路制造技术的不断提高,导致互连线尺寸不断减小,进而产生愈发严重的散射效应,散射效应的存在将大大增大互连金属的电阻率,进而影响互连线诸如延时和带宽等性能。因此,为了正确地分析和设计集成电路,需要考虑工艺波动和散射效应对互连性能的影响。由于工艺波动和散射效应的严重影响,本文首先基于等效Elmore延时模型,通过多项式混沌理论和伽辽金法,采用逐次线性近似方法,提出一种考虑工艺波动的RCL统计延时模型。然后,本文对散射效应问题进行分析,并具体探讨了散射效应对互连性能的影响。另外,基于在纳米级工艺下,互连性能对集成电路功能和性能的显著作用,本文提出了一种优化互连性能的互连尺寸优化模型。Hspice仿真结果表明本文提出的延时模型和互连尺寸优化模型精度都较高,且算法简单,可以应用于集成电路分析和设计中。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 研究背景  7-9
  1.2 研究意义  9-10
  1.3 本文的基本框架及内容  10-13
第二章互连线性能参数  13-23
  2.1 互连线寄生参数  13-16
    2.1.1 互连电阻  13-14
    2.1.2 互连电容  14-15
    2.1.3 互连电感  15-16
  2.2 互连树性能参数  16-20
    2.2.1 Elmore延时模型  16-18
    2.2.2 等效Elmore延时模型  18-20
  2.3 插入最优缓冲器的互连线性能参数  20-22
    2.3.1 延时  21
    2.3.2 功耗  21-22
    2.3.3 面积  22
    2.3.4 带宽  22
  2.4 本章小结  22-23
第三章工艺波动对互连寄生参数的影响  23-29
  3.1 互连工艺波动问题  23-25
  3.2 蒙特卡罗方法  25-27
    3.2.1 蒙特卡罗方法基本思路  25-26
    3.2.2 随机变量的正态分布  26-27
  3.3 考虑工艺波动的互连参数的线性近似模型  27-28
  3.4 本章小结  28-29
第四章考虑工艺波动的RCL统计延时模型  29-37
  4.1 多项式混沌理论和伽辽金法  29-31
    4.1.1 多项式混沌理论  29-30
    4.1.2 伽辽金法  30-31
  4.2 考虑工艺波动的矩的线性近似模型  31-32
  4.3 考虑工艺波动的RCL统计延时模型  32-34
  4.4 模型验证与讨论  34-36
  4.5 本章小结  36-37
第五章考虑散射效应的互连特性  37-43
  5.1 互连散射效应问题  37-38
  5.2 考虑散射效应的电阻率模型  38-40
  5.3 考虑散射效应的互连性能模型  40-42
    5.3.1 延时  40-41
    5.3.2 带宽  41-42
  5.4 本章小结  42-43
第六章基于多目标的互连尺寸优化模型  43-57
  6.1 两种优化方法概述  43-45
  6.2 不考虑散射效应的互连尺寸优化模型  45-51
    6.2.1 多目标性能  45-46
    6.2.2 互连尺寸优化模型  46-50
    6.2.3 模型验证与讨论  50-51
  6.3 考虑散射效应的互连尺寸优化模型  51-56
    6.3.1 多目标性能  51
    6.3.2 互连尺寸优化模型  51-54
    6.3.3 模型验证与分析  54-56
  6.4 本章小结  56-57
第七章总结与展望  57-59
致谢  59-61
参考文献  61-66
研究成果  66-67

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