文档介绍：东南大学
硕士学位论文
深亚微米IC物理设计流程中的信号完整性研究
姓名:王胤翔
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:陆生礼
20050418
摘要关键字:随着集成电路特征尺寸的不断缩小,深亚微米、超深亚微米时代已经到来。在芯片功能日趋强大的同时信号完整性问题也己成为当前深亚微米集成电路物理设计中的关键问题。信号完整性是指信号未受到损伤的一种状态,它表示信号质量和信号传输后仍保持正确的功能特性。对信号完整性收敛产生不利影响的主要有三个因素:串扰、直流电压降和电迁移。其中,对于深亚微米影响最大的是串扰,由连线间耦合电容引起的串扰噪声会产生大量的时序违规、逻辑错误。另外,直流电压降和电迁移也会引起芯片性能的降低,甚至导致芯片失效。本文主要研究基于信号完整性的物理设计流程,包括串扰控制流程、直流电压降分析、金属连线电迁移分析。本文通过仿真实验分析了影响串扰的诸多因素与串扰噪声之问的关系,找到减少串扰、修复串扰的理论依据。基于上述分析结果,本文阐述了完整的串扰控制流程,包括串扰的预防、结合串扰分析的静态时序分析、芬籄的串扰修复流程,并通过实验验证了该串扰控制流程的有效性。结合工程中心酒芯肯钅浚诤蠖宋锢设计流程中加入该信号完整性控制流程,大量减少了由于信号完整性问题引起的设计违规,在本文的实验中,存在时序违规的路径数量减少了%以上,并将修复的迭代次数从八次减少到三次,加速了时序收敛。论文在直流电压降及金属连线电迁移分析的基础上改进电源网络的设计、金属连线的布线,最终消除了芯片中存在的较为严重的电压降。通过论文的研究工作,币纳杓疲篬艺顺利从癿转为毕诵藕磐暾性问题带来的不利影响,芯片主频达到,完全达到设计目标。锢砩杓疲藕磐暾裕牛绷鞯缪菇担缜ㄒ疲蔡毙蚍治
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研究生签名:王造幽日期:丛:±:鲨研究生签名:王匿痰际η┟学位论文独创性声明关于学位论文使用授权的说明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交的学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查询和借阅,可以公布ǹ论文的全部或部分内容。论文的公布ǹ授权东南大学研究生院办理。
口㈣,半导体产品的性能每隔个月就会翻一番:晶体管的沟道长度一一即特征尺寸每三年按的比例因子缩小:芯片的集成度每年提高一倍。在过去几十年中,品体管的特征尺寸不断地缩小,进而推动着集成电路技术的不断发展。晶体管特征尺寸从年的跣〉搅篬艺的芯片已经量产。虽然近夷昀矗傻缏返姆⒄菇夏Χ沙现略低的增长速率,但是仍然推动着半导体产业的发展。最近几年来,我得到了长足的进步,深亚微米∞ひ湛始渐渐成为主流:眨钛俏⒚贝不岷芸炖戳佟9ひ仗卣鞒叽缭嚼丛叫。酒募成度持续提高到了惊人的量级,电源电压逐步降低以及时钟频率不断提高,在芯片功能日趋强大的同时也带来了一个全新的课题:信号完整性信号完整性是指信号未受到损伤的一种状态,它表示信号质量和信号传输后仍保持正确的功能特性。良好的信号完整性是指在需要时信号仍能以正确的时序和电压电平值作出响应。在耙下二盏纳杓浦校嫉缃鹗舨愕牡缪匦员涞萌找嬷匾#痹醇ê吐┘ú辉俦蝗衔J抢硐牒屯耆隔离的,于是由于信号之间的耦合作用、金属导线电阻的增大以及功耗密度的增大等等因素就产生了信号完整性问题。图所示的曲线就是信号进入理想模型和实际模型后输出信号波形比较的结果橄呤抢硐氲男藕挪ㄐ危迪呤强悸切藕磐暾晕侍馑镜牟ㄐ,忽略侍饪赡芤鹦酒辑上或时序上的错误,从而导致性能的降低甚至功能的偏差。图理想波形和由于问题而产生抖动的波形工艺水平和设计水平的提高大大促进了芯片集成度的提高,使得高密度的芯片和牡晌?赡堋P酒杓票涞酶痈丛樱酒霞纱罅康钠夏?椤U饩对片上时钟控制与电源管理提出严峻的挑战,反过来对:占际醯囊G笠簿驮礁摺R虼耍琒芯片:豇:
论文的主要工作论文的结构框架本课题的重点是基于纳钛俏⒚孜锢砩杓屏鞒痰奶剿鳎攵允笛槭铱7⒌幕的物理设计具有更多不确定性,首当其冲的就是信号完整性问题,这主要是由以下几个原因造成的:高密度的苫岽春芨