数字集成电路中文

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Wires
4.4.1 理想导线
V
灯泡A
灯泡B
导线是一个等势区 每一段上具有相同的电压
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Wires
4.4.2 集总模型
导线的电路寄生参数沿导线长度分布 只有一个寄生元件占支配地位 元件之间相互作用很小 只考虑电路特性的一个方面 >>将各个不同的寄生元件集总成单个电路
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Wires
互连线电容的影响
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(from [Bakoglu89])
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Wires
导线电容 (0.25 mm CMOS工艺)
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电容: 平行板电容模型
L H tdi
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Current flow W
Electrical-field lines
Dielectric
Su bstrat e
cint
di
tdi
WL
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边缘场电容
(a)
H
W - H/2
+
8
Wires
互连线的电容
VDD
VDD
M2
Vin
Cgd12
Cdb2
Cg4
Vout
M4 Vout2
Cdb1 Cw
Cg3
M1
M3
Interconnect
Vin Simplified
Model
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Fanout Vout CL
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Wires
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Wires
电阻的处理
先进的工艺 使用更好的互连材料
▪ 降低平均线长 ▪ e.g. 铜, 硅化物
更多的互连层
▪ 可以降低平均线长
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Wires
硅化物多晶栅的 MOSFET
硅化物 多晶硅 SiO2
n+
n+
p
硅化物: WSi 2, TiSi 2, PtSi 2 and TaSi 导电性: 是多晶的8-10倍
第四章 导线
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March 27, 2012
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Wires
导线
transmitters
电路图
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receivers
实际视图
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Wires
互连线在芯片上的影响
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互连参数
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导线电阻
H W
R= L HW
L
Sheet Resistance
Ro
R1
R2
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互连线电阻 率
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No of nets (Log Scale) Source: Intel
10
100
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1,000 Length (u)
10,000
100,000
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互连参数
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Wires
电路的导线模型
较完整的电路模型 © DEEig1i4ta1l Integrated Circuits2nd
仅有电容参数的模型
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互连线寄生效应的影响
互连线的寄生效应
▪ 额外噪声、降低可靠性 ▪ 传播延时，影响电路的性能 ▪ 影响功率和功耗
寄生参数的种类
▪ 电容 ▪ 电阻 ▪ 电感
元件
优点：电路的寄生效应可以用常微分方程表示
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4.4.2 集总模型
Driver
集总电容模型
Rdriver Vin
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Vo ut cwi re
Vout Clumped
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寄生参数简化
导线电阻很大、信号上升下降很慢---电 感的影响忽略
导线很短，截面很大或电阻率很低---只 含电容模型
相邻导线间距大，导线间电容的影响忽 略，寄生电容可模拟成接地电容
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Wires
互连线的影响
Local Interconnect
Pentium Pro (R) Pentium(R) II Pentium (MMX) Pentium (R) Pentium (R) II
SLocal = STechnology
Global Interconnect SGlobal = SDie
边缘电容
(b)
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平板电容
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平板电容与边缘电容
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(from [Bakoglu89])
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多层互连线电容耦合
fringing
parallel
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薄层电阻Fra Baidu bibliotek方块电阻）
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现代的互连结构
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互连参数
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互连线模型
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四 导线
4.4 导线模型 • 理想导线 • 集总模型 lumped model • 集总RC模型 • 分布rc线