文档介绍：北京工业大学
硕士学位论文
CMOS集成电路设计中的热问题及其分析方法的研究
姓名:孙静莹
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:冯士维
20070601
摘要整的晰网表和募利用獳将蛭募;晃T酵募蟮既階中,随着集成电路中元件密度的不断提供以及工作速度的不断加快,人们对集成电路中热问题越来越关注。由于器件的失效与局部工作温度有着密切的关系,电路中由局部高温引起的热斑已经成为影响集成电路长期可靠性的重要因素。集成电路中超过%的失效都与热问题相关。因此,随着集成电路工艺尺寸的继续减小,对于集成电路中热问题的研究,考察热对电路性能、功耗以及可靠性的影响,并提供熟可靠性设计的指导方针将变得非常重要。本文提出了一种新的集成电路热分析方法,结合了一个ぞ胍桓鲇邢拊7析工具源思傻缏方腥确治觥本文详细介绍了集成电路中功耗的三个主要组成部分:动态功耗、短路功耗与静态功耗。集成电路中总功耗的增加将会直接导致片上温度的升高。分析了温度对于电路器件参数的影响,随着温度的升高,上升、下降时间增加,此热分析方法是针对电路设计的热分析。采用全定制方法设计了一个一位比较器作为热分析对象,由于使用的是墓ひ湛猓琋与的宽长尺寸分别被设定为../。仿真验证后获得其完利用对电路中的各个门电路进行功耗仿真,所加激励:电源电压为淙肼龀蹇矶任龀迤德饰狾.。仿真结果:=骄某悦婊蟮娜攘髅芏茸魑狝分析中的热源。加边界条件,求解得到整个电路的温度分布情况。从分析结果看,整个电路的温度分布并不均匀,为了得到更为均匀的温度分布并达到更好的热可靠性,对电路设计进行了优化,本文中的优化主要针对电路的版图设计。最后,提出了一种基于图像拼接技术的热分析方法,此方法是对规模较大的帮助软件被用于这两个常用软件之间的衔接。延时时间增加,工作频率减小等。
集成电路热分析的进一步探索性研究。关键词集成电路;热分析;功耗;一位比较器;全定制设计北京工业大学工学硕士论文
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导师签名:≥冬生塑立签名:盈、盈垒日期:塑立:￡。誓独创性声明关于论文使用授权的说明日期:型亟皇:笪本人声明所呈交的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,也不包含为获得北京工业大学或其它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。本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑
第滦髀~小课题背景集成电路的发展现状阳讧,而更适合于制造电路,加上工艺技术的发展,,集成电路技术发生了令人瞩目的变化,年设计出来的第一个集成电路只有鼍骞埽搅私裉欤桓鲂酒峡杉的晶体管早已经超过了数亿个。集成电路的发展经历了小规模⒅泄婺⒋蠊婺的发展过程,目前已进入超大规模蜕醮蠊模集成电路阶段。进入世纪年代以来,集成电路以其近乎零的静态功耗而优于为当前电路中应用最广泛的技术。由于市场竞争,不断提高产品的性能价格比是微电子技术发展的动力。在新技术的推动下,集成电路自发明以来四十年,集成电路芯片的集成度每三年提高一个数量级,而加工尺寸缩小丁U饩褪怯蒊公司创始人之甅博士年总结的规律,被称为摩尔定律。事实上,自世纪初真空管诞生以来,器件尺寸的缩小就在不断进行中,并一直持续到今天。在过去昀铮骷尺寸缩小了虮丁结合表可以看出,目前的特征尺寸已经进入了深亚微米阶段表傻缏分圃旒际踅搪繁辍】年份晶体管数工艺,面积/时钟/金属层数布线长岳刁母
水羔型篓㈣,已商品化的晶体管的尺寸比一个细菌还小。集成电路现在所处\.傻缏分械娜任侍、\!、、、\簟。\;圳“\、掣一的单元电路,而是将信号采集、处理和输出等完整的系统集成在一起,成为一个有某种应用目的的电子系统单片。严低车拇砘啤⒛P退惴ā⑿酒构、各层次电路直到器件的设计紧密结合,在一个或多个单片上完成整个系统的功能。预计到本世纪上半叶,微电子技术仍将保持快速发展的趋势,微细加工的进一步发展有可能达到甇庀嗟庇鲈优懦梢涣械某ざ取随着元器件密度、工作速度以及集成电路规模的逐渐增加,集成电路的能耗密度也越来越大,导致片上温度越来越高。目前,芯片上的最高温度甚至可以超过妫⑶。单位面积的热量脑龀で魇啤4覫得到的数据显示,芯片热通量以每年サ乃俣仍