數(shù)字集成電路(中文)第四章

第四章導(dǎo)線March27,20121導(dǎo)線電路圖實際視圖2互連線在芯片上的影響3電路的導(dǎo)線模型較完整的電路模型僅有電容參數(shù)的模型4互連線寄生效應(yīng)的影響互連線的寄生效應(yīng)額外噪聲、降低可靠性傳播延時，影響電路的性能影響功率和功耗寄生參數(shù)的種類電容電阻電感5寄生參數(shù)簡化導(dǎo)線電阻很大、信號上升下降很慢---電感的影響忽略導(dǎo)線很短，截面很大或電阻率很低---只含電容模型相鄰導(dǎo)線間距大，導(dǎo)線間電容的影響忽略，寄生電容可模擬成接地電容6互連線的影響GlobalInterconnectSLocal=STechnologySGlobal

=SDieSource:Intel7互連參數(shù)電容8互連線的電容9電容:平行板電容模型10邊緣場電容邊緣電容平板電容11平板電容與邊緣電容12多層互連線電容耦合13互連線電容的影響14導(dǎo)線電容(0.25mmCMOS工藝)15互連參數(shù)電阻16導(dǎo)線電阻17互連線電阻率18電阻的處理先進的工藝使用更好的互連材料降低平均線長e.g.銅,硅化物更多的互連層可以降低平均線長19硅化物多晶柵的MOSFETn+n+SiO2多晶硅硅化物p硅化物:WSi2,TiSi2,PtSi2

andTaSi導(dǎo)電性:是多晶的8-10倍20薄層電阻（方塊電阻）21現(xiàn)代的互連結(jié)構(gòu)22互連參數(shù)電感23互連線模型244.4導(dǎo)線模型理想導(dǎo)線集總模型lumpedmodel

集總RC模型分布rc線四導(dǎo)線254.4.1理想導(dǎo)線燈泡A燈泡BV導(dǎo)線是一個等勢區(qū)每一段上具有相同的電壓26導(dǎo)線的電路寄生參數(shù)沿導(dǎo)線長度分布只有一個寄生元件占支配地位元件之間相互作用很小只考慮電路特性的一個方面>>將各個不同的寄生元件集總成單個電路元件4.4.2集總模型優(yōu)點：電路的寄生效應(yīng)可以用常微分方程表示274.4.2集總模型集總電容模型28

例：電源內(nèi)阻為10kΩ的驅(qū)動器，驅(qū)動一條10cm長、1μm寬的Al1導(dǎo)線。導(dǎo)線總的集總電容等于11pF（例4.1已求出）。計算到達50%點的時間；從10%點過渡到90%點的時間4.4.2集總模型集總電容模型294.4.3集總RC模型RC模型：把每段導(dǎo)線的總導(dǎo)線電阻集總成一個電阻R，總導(dǎo)線電容集總成一個電容C；對于長互連線是不精確模型，適合用分布rc線模型代替304.4.3集總RC模型RC樹電路：電路只有一個輸入節(jié)點所有的電容都在某個節(jié)點和地之間不包含任何電阻回路314.4.3集總RC模型Rii=∑Rj=>(Rj

∈

path(s→i)))32Elmore延時模型Elmore延時是估計RC樹50%延時的有效方法33RC鏈的Elmore延時34例：電阻-電容導(dǎo)線的時間常數(shù)總長為L的導(dǎo)線被分割成完全相同的N段，每段長度L/N，每段電阻和電容分別為rL/N和cL/N。求導(dǎo)線的時間常數(shù)(Elmore延時)354.4.4分布rc線模型擴散方程36圖：RC線的階躍響應(yīng)與時間及位置的關(guān)系37RC模型38驅(qū)動RC線39rc

延時只是在tpRC

近似或超過驅(qū)動門

tpgate時才會考慮Lcrit>>

tpgate/0.38rcrc延時只是在導(dǎo)線輸入信號的上升(下降)