高速芯片內(nèi)電源網(wǎng)絡(luò)的電特性研究.pdf

1、本文工作圍繞高速集成電路信號完整性、電源完整性分析展開,包括對互連線、電源/地線的分布參數(shù)提取、互連線瞬態(tài)響應(yīng)分析、芯片電源網(wǎng)絡(luò)同步開關(guān)噪聲分析和大規(guī)模電路模型降階技術(shù)的研究.主要包括以下內(nèi)容:針對芯片電源網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),即每一層上的電源線和地線交替分布,不同布線層上電源線的走向相互垂直,具有周期性的特征,本文提出沿電源線方向選取一個(gè)周期單元,進(jìn)行三維靜電場分析,采取矩量法結(jié)合正交函數(shù)展開得到的格林函數(shù)求解周期單元的平均電容.另外,根據(jù)

2、電源網(wǎng)絡(luò)對稱性的特點(diǎn),對周期單元在適當(dāng)?shù)奈恢锰砑与姳诤痛疟?可以有效減小計(jì)算規(guī)模.周期單元的格林函數(shù)為雙重?zé)o窮級數(shù)求和形式,收斂非常緩慢,為了加速格林函數(shù)的計(jì)算效率,本文研究了兩種數(shù)值計(jì)算方法,即Pade逼近和非線性Shanks變換.本文采用三維電感模型計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的部分電感矩陣.計(jì)算得到的部分電感矩陣為稠密矩陣,為了提高噪聲分析的計(jì)算效率,需要對該稠密矩陣進(jìn)行稀疏化.由于電感參數(shù)不具有電容參數(shù)的局部特性,直接拋去部分電感矩陣中較小的元素來

3、稀疏化矩陣會導(dǎo)致矩陣非正定,并在接下來的電路仿真中引入正極點(diǎn).本文采用雙重求逆的稀疏化方法,即對部分電感矩陣的逆矩陣再次求逆后并進(jìn)行稀疏化,這種方法雖然增加了矩陣變換的計(jì)算時(shí)間,但是能夠保證稀疏矩陣的穩(wěn)定性.本文采用頻變電感的計(jì)算方法分析非交替、交替和成對分布的電源網(wǎng)絡(luò)的電感隨導(dǎo)體線寬的變化及在0~20GHz隨頻率變化的特性,以對電源網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)提供一定的參考依據(jù).本文引入新的電路節(jié)點(diǎn)對電源線網(wǎng)絡(luò)和地線網(wǎng)絡(luò)去耦,以達(dá)到模型化簡的目的,同時(shí)