garfield5芯片中的信号完整性分析

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1、东自^≠ml学位论空的阻抗丰Ⅱ对增加．爪降效麻对芯片的时序平¨可靠性影响会更人。除了电J书降以外，电源网络迕线上所能承受的la流能力也是啦源设计中必须加以考虑的问题。随着设汁进入深Ⅱ微米，迕线lH阻变人，连线上的电流变人。对j作为且迕线的金属层米说，在一定的制造I：艺r，任它l面所能允¨r流过的最人-U流是肯定的限度的，否则过大的电流将会导致金膨连线熔断，导致芯片失效。这种现琢称之为电迁移。咀迁移常常丧现出经过段时问后芯片有时序或功能的错误。如果芯H巾的菜一根连线是唯一的，那么当发牛电迁移问题以后．会导致整个芯片的功能失效。如果一些连线本来就{f冗余设甜的考虑，例如lU源网络，当发生电迁移问题

2、后．其中fn部分连线会断升，而其它部分的进线就会承受较人的瓜drop问题。如果田为电迁移而导致了线蹄间的短路，那就是牡个芯片的火效。盘属锅连线款1【U迂移的情况如I划】．2所示。翊。勇苎‘I鼍■■‘翟倒1-2芯片内部金属连线电迁移示意斟1．2信号完整性问题的现状和挑战当设计进入超渫弧微米，电源电胨逐步降低引起嵘声容限变小，特征几叫的缩小引起互连耦☆叱容的变大，更高的电流密度导致电迁移现象，更高的u寸钟频率引起电源和地电压的波动，这样，不仅对设计者提山更高的耍求，对政计方法和设计I具也提⋯了斩的挑战。传统的设汁流稗都灶在物理设计的最后阶段对信号完整性问韪进行检卉、修复和验证。这种方法在观察纠止一

3、验证之问反复循环多次才能达到信呼完整性收敛，这样导致芯片的醴计周jW变K，成本提高。我HJ不雨可能执行多次产品创建、测试、再设计的循环过程丁。如粜信号完整性问题不能从产龋的开始刘设训完成前认真加咀解冼，产品将无法正常J、作。如果能砷：蹬计的早j目对信5；完警性问题进行分析，预防将使城后的修复次数大人减少，从而缩短设计阁删，也提高了砬计的【E确性。口时，LHChen已经对’系列信号完粘性问题进行丁建模，提出了进行准确估计信号完整性问题的算法”IoMural

4、RBccer提出了婀种在布线之前根据捌塞(congestion)提取互连参数和耦台电蒋米对串扰啭卢进行预测的方法¨Jcalibration方

5、法,}1]probabilistic方法。实验证明丁这两种方法的准确性-}t14f技性，刚这些模lq作为噪声预防算法的输入矢龄{I∈指导详细布线。如今，synopsys公司推出了摹r信号完帮性问题的蹬计士流Ff。，如斟I-3所示”1。这套流程可以解块芯片物理设计中的信号完整性问题，使其达到收敛，而且山丁都足使州synopsys公司的EDAJ2且，对r数据交且，L艺支持，有效防Jf．信号完整眭问题都有好处。但是仅仅围绕流科目I使HjT具第一章绪论优化的效果并不是很好，实验证明，这个流程修复信号完整性问题所需较多的循环次数。如果能在此基础上研究出更为快速的信号完整性收敛方法，完善我们的后端设计主流

6、程将对加快SoC芯片的物理设计周期有着重大的意义。图1-3信号完整性问题控制流程1．3诊寸的丰雾-V作和结构榧椠本文的重点是研究出快速达到信号完整性收敛的方法，加入至lJsynopsys公司推荐的主流程当中，完善基于DesignCompiler+PhysicalCompiler+Astro+PrimeTimeSI的物理设计主流程。本章简单介绍了深亚微米、超深亚微米工艺物理设计中信号完整性收敛的重要性以及IC物理设计中的挑战从而引出课题研究的理论意义和实用价值。第二章对影响信号完整性的各种因素进行分析。影响信号完整性的因素有很多，依据各种因素的重要性，选择了最主要的三个因素进行分析：串扰、直流电

7、压降和电迁移。第三章提出深砸微米、超深亚微米工艺物理设计中串扰的控制方法，包括串扰的预防，基于串扰的静态时序分析方法和串扰的儿种快速修复方法。还讨论了采用Astro—Rail分析影响信号完整性的另外两个重要的因素：直流电压降和电迁移。第四章把我们研究出的信号完整性的控制流程应用于0．18umSE艺下Garfield5芯片物理设计流程中。实验数据验证了该控制流程可以大量减少由于串扰引起的设计违规，减少修复的迭代次数，加速信号完整性收敛，最终消除信号完整性对芯片性能、功能的影响，在更短的时间内达到时序收敛和设计收敛。第五章是总结和展望。3东南大学硕上学位论文第二章信号完整性概述信号完整性是指信号未

8、受到损伤的一种状态，它表示信号质量和信号传输后仍保持正确的功能特性。良好的信号完整性是指在需要时信号仍能以正确的时序和电压电平值作出响应。影响信号完整性的因素主要有三个：串扰、直流电压降和电迁移。本章从理论和实验角度对这三个因素进行分析。2．1串扰(Crosstalk)概述由于互连耦合电容的存在连线上的信号跳变对相邻的连线产生不期望的影响就是串扰噪声。发射噪声的点称为干扰点(AggressoO；受