基于解析模型的纳米级互连功耗建模与仿真

论文摘要

随着超大规模集成电路技术的飞速发展，互连功耗问题已经成为了影响集成电路性能与可靠性的重要因素。本文着重研究超大规模集成电路中互连线功耗解析模型的建立方法。通过分析IC互连线特性，得到互连功耗的解析计算模型。本文分别基于П模型和纳米级耦合互连线模型对互连功耗进行建模，并且得到了互连功耗解析计算表达式。在此模型基础上本文找出了影响互连功耗的主要参数，并且对其进行了仿真分析。在给定的65nm和45nm互连工艺条件下，利用本文提出的模型可以精确估计RLC互连线的功耗值。同时，相比于SPICE软件，本文解析模型的计算效率大大提高，可以显著减少仿真机时，在超大规模集成电路互连功耗的分析和优化中具有独到的优势和潜在的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文主要工作与结构安排
• 第二章 互连线和互连建模
• 2.1 集成电路互连的分类
• 2.1.1 根据空间位置的集成电路互连分类
• 2.1.2 根据应用对集成电路互连分类
• 2.2 互连线的计算模型
• 2.2.1 互连线的集总模型和分布模型
• 2.2.2 互连树结构
• 2.3 RLC互连树驱动点等效电路模型的构建
• 2.3.1 互连驱动点等效电路模型构建的重要性
• 2.3.2 互连驱动点导纳的计算
• 2.3.3 RC互连Π模型
• 2.3.4 RLC互连Π模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 互连功耗的组成
• 3.1 静态功耗
• 3.1.1 反偏二极管泄露电流功耗
• 3.1.2 门扇感应泄漏电流功耗
• 3.1.3 亚阈值泄漏电流功耗
• 3.1.4 静态功耗分析总结
• 3.2 动态功耗和短路功耗
• 3.2.1 动态功耗
• 3.2.2 短路功耗
• 3.2.3 总结
• 3.3 集成电路互连功耗的影响
• 3.3.1 电压降
• 3.3.2 电迁移
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于П模型的RLC互连功耗分析
• 4.1 互连网络的驱动点等效电路模型构建
• 4.2 互连网络及RLC П型电路的功耗分析
• 4.2.1 一般互连网络功耗分析
• 4.2.2 RLC互连型电路功耗分析
• 4.3 仿真验证与结果讨论
• 4.3.1 不同工艺节点下互连功耗仿真
• 4.3.2 互连电感对功耗的影响
• 4.4 本章小节
• 第五章 纳米级耦合互连功耗分析
• 5.1 互连线耦合效应分析
• 5.1.1 互连电容参数计算
• 5.1.2 互连耦合电容分析
• 5.2 耦合互连功耗分析
• 5.2.1 简单输入下的功耗计算
• 5.2.2 复杂输入下的功耗计算
• 5.3 仿真结果与讨论
• 5.3.1 简单输入波形功耗仿真验证
• 5.3.2 复杂输入波形功耗仿真验证
• 5.4 本章小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果