带宏模型的大规模集成电路互连结构的电容提取

摘要

随着大规模集成电路的发展，集成电路的体积逐渐缩小，金属互连线之间的联系越来越紧密，这就使得导体之间的耦合电容对整个电路的影响越来越明显，甚至可能超过门电路本身，所以研究导体之间的耦合电容变得非常重要。国际上目前有一些权威的提取耦合电容的方法，比如Raphael RC3等。使用这些方法提取的电容值，结果非常精确，但是可能会花费大量的时间，或者产生巨大的内存消耗，或者有一些结构，没法使用这些权威方法进行电容提取。所以提出新方法来解决这些问题势在必行。
　　本论文使用悬浮随机行走算法FRW(floating random walk)来提取导体产生的电容值。FRW算法是目前发展非常好的一种算法，它具有伸缩性好、内存消耗低、精度可控制等优点。但是随着工艺的发展，出现一些新的要求，是FRW算法所不能处理或者处理结果不能满足要求的。例如非曼哈顿型的几何结构的出现、存储芯片（Memory IC）或者FPGA上经常会出现的重复结构等。对于上述的这些FRW算法不能精确的提取电容的情况，本论文提出一种算法来解决，即带宏模型的悬浮随机行走算法。对这些非曼哈顿结构、重复结构、具有复杂衬底、需要保密等的子结构建立一个宏模型，然后将宏模型和FRW算法相结合来进行耦合电容提取。所谓宏模型是一个子区域内部反映电势和电量关系的一个矩阵，可以使用它来代替子区域中的细节。本论文提出建立宏模型的两种方法，即边界元法和有限差分法，论文中详细介绍了这两种方法。另外，本论文给出了一种通过修改高斯积分的高斯点来增加电容提取精确度的新方法。最后，论文中提出了一种新的存储宏模型的形式，这种形式具有对称性，所以可以通过只存储一半的方式来减少内存的消耗量。
　　本论文研究了带宏模型的悬浮随机行走算法，提出了存储宏模型的新形式，并采用一种新方法来提高电容提取的准确度。论文中的所有程序均使用C/C++语言在linux平台下实现。程序运行新算法进行了实验，将得到的实验结果与使用了Raphael RC3等权威方法提取的耦合电容结果相对比，对比结果表明论文中新提出的方法在提取耦合电容的时候，不仅精度符合要求，提取的范围更加广泛，减小了内存消耗，而且极大的缩短了电容提取的时间，例如对于重复结构的例子，加速可达10X。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 大规模集成电路与互连线耦合电容

1．2 国内外研究现状

1．3 发展趋势

1．4 论文主要贡献和结构

2 使用随机行走算法的电容场求解器

2．1 随机行走算法求解电势

2．2 随机行走算法求解电容

2．3 考虑宏模型的随机行走算法

2．3．1 边界元宏模型

2．3．2 基于马尔科夫链的随机行走

2．3．2 基于宏模型的随机行走方法

3 基于边界元法的宏模型生成及其算法改进

3．1 边界元法

3．2 基本原理

3．2．1 生成项目

3．3 提高宏模型矩阵的准确度

3．4 利用对称性压缩宏模型的数据量

3．5 相应的修改读入RwcapMacro中的数据

3．6 带宏模型的随机行走算法的应用

3．6．1 加密关键信息

3．6．2 处理复杂子结构

3．6．3 重复子结构问题

3．7 数值实验

4 基于有限差分法生成宏模型的原理

4．1 有限差分方法

4．2 使用有限差分法生成转移概率

4．3 基于有限差分法生成宏模型的基本原理

4．4 结论与分析

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士／博士学位期间取得的研究成果

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