考虑工艺波动的纳米级CMOS互连延时和串扰分析

【摘要】：随着CMOS集成电路工艺特征尺寸进入纳米级阶段，互连性能已经成为制约集成电路设计的关键因素之一。在纳米级工艺下，工艺波动带有随机性，会直接造成集成电路物理结构的改变，进而影响互连性能，从而显著地影响集成电路功能和性能。因此在集成电路设计中，互连工艺波动对集成电路性能的影响变得至关重要。为了有效分析工艺波动对互连性能的影响，本文着重研究了超大规模集成电路中互连工艺波动对互连延时和串扰噪声的影响。通过分析互连几何参数波动与互连寄生参数的关系，得到其近似的函数关系表达式。在此基础上分别建立了考虑工艺波动的RC互连延时、RLC互连延时和串扰噪声的统计模型，并利用本文提出的模型得到互连延时和串扰噪声均值和标准差的解析表达式。同时本文也对斜阶跃信号输入下互连延时统计模型进行了分析。通过把本文所提方法的计算结果和目前广泛应用的的蒙特卡洛分析方法仿真结果进行对比，表明了本文方法具有比较高的精度，同时本文方法大大缩短了计算时间，实用性更强。最后，论文对耦合效应下电容和电感对带宽的影响进行了分析。通过把本文方法计算所得带宽和仿真结果对比，验证了本文方法的有效性。