【摘 要】
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本文工作围绕高速集成电路信号完整性、电源完整性分析展开,包括对互连线、电源/地线的分布参数提取、互连线瞬态响应分析、芯片电源网络同步开关噪声分析和大规模电路模型降
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本文工作围绕高速集成电路信号完整性、电源完整性分析展开,包括对互连线、电源/地线的分布参数提取、互连线瞬态响应分析、芯片电源网络同步开关噪声分析和大规模电路模型降阶技术的研究.主要包括以下内容:针对芯片电源网络结构的特点,即每一层上的电源线和地线交替分布,不同布线层上电源线的走向相互垂直,具有周期性的特征,本文提出沿电源线方向选取一个周期单元,进行三维静电场分析,采取矩量法结合正交函数展开得到的格林函数求解周期单元的平均电容.另外,根据电源网络对称性的特点,对周期单元在适当的位置添加电壁和磁壁,可以有效减小计算规模.周期单元的格林函数为双重无穷级数求和形式,收敛非常缓慢,为了加速格林函数的计算效率,本文研究了两种数值计算方法,即Pade逼近和非线性Shanks变换.本文采用三维电感模型计算网络的部分电感矩阵.计算得到的部分电感矩阵为稠密矩阵,为了提高噪声分析的计算效率,需要对该稠密矩阵进行稀疏化.由于电感参数不具有电容参数的局部特性,直接抛去部分电感矩阵中较小的元素来稀疏化矩阵会导致矩阵非正定,并在接下来的电路仿真中引入正极点.本文采用双重求逆的稀疏化方法,即对部分电感矩阵的逆矩阵再次求逆后并进行稀疏化,这种方法虽然增加了矩阵变换的计算时间,但是能够保证稀疏矩阵的稳定性.本文采用频变电感的计算方法分析非交替、交替和成对分布的电源网络的电感随导体线宽的变化及在0~20GHz随频率变化的特性,以对电源网络的设计提供一定的参考依据.本文引入新的电路节点对电源线网络和地线网络去耦,以达到模型化简的目的,同时给出噪声分析中器件的去耦电容和电流源模型.由于网络中独立源的数量非常多,传统的多端口模型降阶算法对这种情况的处理并不是很有效,本文应用扩展的Krylov子空间方法对线性电路进行缩减,以提高电路分析的效率.本文最后对互连线的瞬态响应分析作了一定的探讨.
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