高频互连线RLC寄生参数提取和低阶建模

摘要

随着摩尔定律的延续，半导体工艺技术的不断飞速发展，集成电路芯片的尺寸越来越小和信号频率越来越高。随着SOC的出现和大规模的应用，芯片内的互连线的作用变得越来越重要，而由于芯片面积越来越大，同时线宽越来越窄，现在的集成电路芯片中主要的延时已经从门延时变成了线上延时，互连传输线的效应成为限制整个系统性能的瓶颈。 从而对传输线的研究变得越来越重要，而在当今的工艺和信号频率下，传统的采用集总参数的参数提取方法由于信号的频率提升而带来的寄生效应失去了准确性，所以需求新的参数提取的方法和新的宏模型来适应当今工艺条件和信号频率具有至关重要的意义。 在本文中，作者将对片内互连线作为分析，提取它的高频寄生参数并对其建立一个低阶的模型。文中的研究主要分为2个部分： 1.互连线寄生参数提取部分 对于互连线的建模和参数提取有很多的各种各样的解法有的通过AWE方法来获取线性RLC传输线的时域宏模型而有的则是通过对传输线的S参数做变换为Z参数提取分布的RLC参数。在本文中作者将采用Dinh提出的在高频下考虑到趋肤效应通过划分传输线来首先实现对传输线矩形划分后准确的寄生参数提取。 为了使电流在切分单元里面的密度均匀，将导体按照一定比例变间距切分，然后对其进行寄生参数提取分别得到传输线的R、L、C寄生参数，从而实现等效的RLC网络矩阵。 2.模型降阶部分 然而由于现在芯片传输线的长度越来越长，同时频率越来越高，使用传统的矩形划分传输线来提取参数将使划分间隔越来越小，划分块数越来越多，从而使生成的等效矩阵越来越大，以至于对计算时间和效率产生影响。从而需要一种方法来简化参数提取后得到的巨大的等效矩阵，在本文中，作者使用一种MOROC模型降阶的方法将寄生参数提取得到的RLC网络降阶来得到简单通用有效的传输线模型，通过对其传递函数的化简分析达到对传输线进行分析的最终目的。