三维集成电路中互连系统的建模与分析

菜单

摘要随着三维集成电路的出现和电路密度及复杂度的增加，能够快速准确地提取电气参数越来越重要。在分析复杂结构时，能将不同的结构转换为RLC网络是一种高效的方法。本文采用部分元等效电路算法对水平互连线进行建模，对于硅通孔则直接建模。为了能够得到在多层介质中水平互连线更实用的模型，本文采用离散复镜像算法来描述多层介质格林函数从而得到更准确的电气参数。文章给出三个不同的例子来验证部分元等效电路算法和离散复镜像算法在不同情况下水平互连系统建模中应用的正确性。考虑到硅通孔的结构特性，本文采用同轴线模型和平行线模型来对硅通孔结构建模，同时给出一个例子来证明其正确性。在文章的最后，给出了包含水平互连线和硅通孔的例子，来验证文章中提出的三维互连系统建模方法的正确性。64598

毕业论文关键词部分元等效电路离散复镜像硅通孔互连系统

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Modeling and Analysis of Interconnect System in 3D Integrated Circuits

Abstract With the emergence of 3D integrated circuits and increase of the integrated circuits density and complexity, it is necessary to obtain the electric characteristic quickly and precisely. Converting different structure into RLC network is an efficient method to analyze complex structures. This paper uses partial element equivalent circuits(PEEC) method to model horizontal interconnect line and model the through silicon via(TSV) directly. To get practical model of interconnect line in multi-dielectric, this paper appoints discrete complex imaging method(DCIM) to obtain multi-dielectric Green’s function to describe the actual electric characteristic. This paper shows three different examples to verify the use of PEEC and DCIM in modeling of interconnect line. Considering the specialty of TSV, this paper uses coaxial line model and parallel line model to model TSV. Example, which verifies the model of TSV, also shows in this paper. Finally, an example, which contains interconnect lines and TSV, is provided to verify the modeling method which is given in this paper.

Keywords PEEC, DCIM, TSV, interconnect system

1 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 本文内容安排·· 3

2 部分元等效电路（PEEC）算法简介· 4

2.1 概述· 4

2.2 部分元等效电路公式的推导·· 4

2.3 部分元件参数的计算·· 6

2.4 部分元等效电路算法的电路模型· 10

2.5 改进节点分析法（MNA） 12

2.6 小结· 15

3多层介质中水平互连线的研究·· 16

3.1 概述· 16

3.2 传输线理论在谱域格林函数求解中的应用·· 16

3.3 索寞菲尔德积分（SI）· 18

3.4 离散复镜像使用过程·· 19

3.5 算例· 20

3.6 小结· 30

4硅通孔及三维互连系统建模· 31

4.1 概述· 31

4.2 硅通孔建模· 32

4.3 三维互连系统的建模·· 37

4.4 小结· 40

结论·· 41

致谢·· 42

参考文献· 43

1 绪论

1.1研究背景及意义

在集成电路的设计中，互补金属氧化物半导体工艺到了纳米数量级，相应地，工作频率也到了微波波段。互连线对集成电路性能的影响越来越不可忽视，在数GHz以上的频率处，互连线的影响让传统的集成电路设计受到了巨大的挑战[1]。另一方面，传统的二维封装系统由于受限于其有限的平面面积，很难同时具备高性能，小体积和低成本这三大优点。集成电路中更小尺寸更高性能器件的缩小[2][3] 会受到互补金属氧化物半导体加工的稳定性和互连性的限制。因此，就出现了三维集成电路。三维集成电路使用硅通孔将大量芯片堆放在很小的区域，硅通孔提供了芯片的垂直互连，与电缆连接相比，时延更小且互连密度更高[4][5]。论文网