vlsi互连线频变k参数和频变电阻的有效提取算法.pdf

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VLSIK．曾姗，喻文健，张梦生，洪先龙，王泽毅Wen-jianZHANG1超大规模集成电路正朝向超深征微米甚至纳米制GHzlow-k等减小互连电阻电容措施的采用，片上互连电感寄生效应日益突出，尤其对电源地线、时钟网络和全局总线结构的性能影响重大⋯．片上电感效应分析的难点主要足：电感是针对电流回路的参数，但在利用电感参数对电路进行准确分析之RueHiPEECCircuit)-2J引入假设回路在无限远处闭合的部分电感概念，从而可用部分电感对导体段建模、然后分析整个电路．但是在模型中，由于任意两导体的部分电感回路都有重叠，最终得到的部分电感矩阵将是稠密矩阵．这在计算效率上对大规模电路结构的电感提取和电路模拟带来了极大的挑战．因此，部分电感矩阵的稀疏化方法是近几年的研究热点．由于与电容矩阵的性质不同，直接舍弃部分电感矩阵中的一些小的耦合项将使矩阵丧失正定性，从而导致bJ2000[4]的置参数糠值绺械哪，用于对互连电感效应建模．K摘要：GHzK()数已有文献未考虑高频效应或效率不高．本文提出一种新的三维频变量参数提取算法，通过与窗口技术相结合、以及窗口内线性方程组的有效求解，该算法具有较高的计算效率，同时，在此基础上，通过少量额外运算还可得出频变电FastHenry快几十至几百倍．关键词：电感提取；置参数；高频；中图分类号：文献标识码：文章编号：．．．Xian-longWANGlocalizationq'e]andinterconnectsWithelememhifrequencyVLSI第期年月电子学报寤4笱Ъ扑慊蒲в爰际跸担本，，—篹西珺Chna)words2006-0915132007-08-09基金项目：国家自然科学基金；清华信息科学与技术国家实验室基础研究基金ELEITRONICAv0135．：琾performanceThereforeefficient—effectTheinductanceHowevermost．產猟琣琣windowtheefficientlyCompared瑃瑆．extractionK，
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化以及进行稳定的电路模拟．文献治隽薑参数矩K路模拟算法南譡针对二维分布的互连线结K和缏纺Ｄ夥椒ǎ南譡进一步完善了鬈参数矩阵具有局部性和稳定性的理论证明．眉参数方法已成为分析互连电感效应的重要手段，受到广泛关注．但是，现有的工作中大多数未考虑K[7]频变量参数的提取算法．但该算法需多次计算矩阵求逆或求解方程组，效率不高．文訩参数的局部性()感电阻提取算法，但该假设在理论上存在一定的近似．K[8]的三维窗技术，可处理片上、封装中的各种复杂互连结构．由于该算法本身具有的特点，以及有效的窗口内线性方程组求解技术，该算法具有较高的计算效率．在此基础上，本文还提出一种计算高频下互连电阻的方法，它仅增加很少的额外计算量．数值实验表明，对于几个典型的片上和封装互连结构，本文提出的频变足参数和电阻提取算法比闹砑虵．10]KK对于一个部分电感矩阵毛，鬈参数矩阵为￡矩阵大量研究表明，置矩阵具有与电容矩阵类似的局部性，将置矩阵中数值很小的元素近似为零邢∈杌对计算精度影响不大，也不会造成电路模拟的不稳由于眉参数与电容类似，可忽略相隔较远、或受屏蔽的两导体间的耦合问南譡，都采用了包含如下步骤的量参数提取方法：对每段导体⒁约坝肫湎嗑嘟辖相