超大規(guī)模集成電路互連線分析與綜合

內(nèi)容簡介

現(xiàn)代超大規(guī)模集成電路中互連線的重要性日益增加，本書對VLSI互連線的當(dāng)前問題提供面向物理設(shè)計(jì)的全面論述，包括了互連線分析和綜合兩方面內(nèi)容。本書為集成電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研發(fā)人員提供了關(guān)于互連線分析、設(shè)計(jì)和優(yōu)化的有力工具和前沿方法。它將以前散布于各種文獻(xiàn)中的大量信息加以整合，深入解釋各種互連線分析技術(shù)，并介紹了對互連線進(jìn)行綜合和優(yōu)化的各種算法，同時(shí)還給出了許多來自半導(dǎo)體工業(yè)界的實(shí)例和結(jié)果。

【作者簡介】

陳中憲，博士，美國加州大學(xué)圣迭哥分校計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系教授，電子與計(jì)算機(jī)工程系聯(lián)合教授;

目錄

第1章引言

1.1概述

1.2本書的結(jié)構(gòu)

1.2.1建模和分析

1.2.2綜合

第2章互連線模型

2.1工藝發(fā)展趨勢

2.2器件件和互連線的尺寸縮小

2.2.1時(shí)序

2.2.2噪聲

2.2.3功耗

2.2.4可靠性

2.3互連線模型

2.3.1電阻元件

2.3.2電容元件

2.3.3電感元件

2.3.4RC模型

2.3.5RLC模型

2.4電容耦合的影響

2.4.1階躍輸入的輸出響應(yīng)

2.4.2斜坡輸入的輸出響應(yīng)

2.5電感耦合的影響

2.6傳輸線模型

2.7功耗

2.8互連線的可靠性

參考文獻(xiàn)

第3章器件模型

3.1引言

3.2器件的I-V特性

3.3器件模型的一般形式

3.4器件模型的顯式表達(dá)式

3.5使用查找表描述的器件模型

3.6等效電容模型

參考文獻(xiàn)

第4章互連分析

4.1引言

4.2時(shí)域分析

4.2.1RLC網(wǎng)絡(luò)分析

4.2.2RC網(wǎng)絡(luò)分析

4.2.3矩陣的性質(zhì)

4.2.4時(shí)域響應(yīng)

4.3S域分析

4.4通過矩陣近似進(jìn)行電路約簡

4.5使用分量匹配法進(jìn)行分析

4.5.1分量的概念

4.5.2使用中心分量進(jìn)行延遲估計(jì)

4.5.3Pade近似

4.5.4使用互連樹推導(dǎo)分量公式

4.5.5Pad6近似和PVL矩陣近似的聯(lián)系

4.5.6RLC和RC網(wǎng)絡(luò)的電壓-時(shí)間面積

4.5.7斜坡輸入的容性耦合輸出

4.5.8單個樹結(jié)構(gòu)的Elmore模型(一階分量)分析

4.5.9版圖驅(qū)動的分析過程

4.5.10RC樹約簡的π輸出模型

4.6傳輸線

4.6.1階躍輸入響應(yīng)

4.6.2衰減、相移和特征阻抗

4.6.3反射波和傳遞波

參考文獻(xiàn)

第5章電感和片上互連的感性耦合

5.1引言

5.1.1考慮片上電感的特殊性

5.1.2高速脈沖的頻譜和重要頻率

5.1.3電感計(jì)算

5.1.4考慮趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的電阻計(jì)算

5.2關(guān)于片上電感需考慮的問題

5.2.1解決頻變電阻和電感帶來的問題

5.2.2最差情況和電感對延遲和串?dāng)_的影響

5.2.3什么時(shí)候需要考慮片上電感

5.3考慮電感影響的芯片設(shè)計(jì)技術(shù)

5.3.1專門的地線

5.3.2差分信號

5.3.3緩沖器插入

5.3.4劈線

5.3.5端接

5.3.6連續(xù)的電源/地平板

5.4總結(jié)

參考文獻(xiàn)

第6章綜合技術(shù):回顧與靜態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

6.1引言

6.2互連線綜合回顧

6.2.1延遲估計(jì)

6.2.2設(shè)計(jì)空間

6.2.3問題描述

6.2.4變尺度系數(shù)

6.2.5延遲估計(jì)誤差

6.3靜態(tài)布線結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

6.3.1通用定義

6.3.2描述

6.3.3算法框架

6.3.4最大化需求到達(dá)時(shí)間

6.3.5時(shí)延約束的總電容最小化

6.3.6考慮信號偏差

6.4總結(jié)、討論及進(jìn)一步的工作

6.5習(xí)題

參考文獻(xiàn)

第7章.全局布線結(jié)構(gòu)綜合

7.1引言

7.2背景與回顧

7.3預(yù)備知識

7.3.1延遲模型

7.3.2圖、樹及其配置

7.4尋找高質(zhì)量的漏點(diǎn)配置

7.4.1層次式構(gòu)造和重新設(shè)計(jì)

7.4.2遍歷長度最短化

7.5為一種給定配置構(gòu)造樹

7.5.1回顧

7.5.2基于面積最小的布線:P-TreeA算法

7.5.3基于性能的布線;P-TreeAT算法

7.5.4復(fù)雜性

7.5.5cq-集大小的啟發(fā)式限制

7.6實(shí)驗(yàn)

7.7總結(jié)與討論

7.7.1加速技術(shù)與類P-Tree算法

7.7.2通用化延遲模型

7.8課后閱讀

7.9習(xí)題

參考文獻(xiàn)

第8章多源線網(wǎng)的優(yōu)化

8.1引言

8.2預(yù)備知識與描述

8.3ELMORE模型下的ARD(T)線性計(jì)算時(shí)間

8.4轉(zhuǎn)換器插入算法

8.4.1一個例子

8.4.2解的表征

8.4.3PWL操作

8.4.4解域

8.4.5全局算法

8.4.6討論

8.5總結(jié)、討論與課后閱讀

8.6習(xí)題

參考文獻(xiàn)

第9章時(shí)延驅(qū)動的迷宮布線

9.1引言

9.2假設(shè)

9.3描述

9.4算法

9.4.1域

9.4.2一種漏到源的無緩沖器約束的迷宮布線

9.5設(shè)置標(biāo)記的逐步求精技術(shù)

9.6例子

9.7描述9.2的算法

9.8結(jié)合緩沖器插入

9.9復(fù)雜性

9.10總結(jié)與討論

9.11習(xí)題

參考文獻(xiàn)

術(shù)語表

版 次:初版

開 本:32開

包 張:平裝

從結(jié)構(gòu)來看，光互連可以分為:

1)芯片內(nèi)的互連; 2)芯片之間的互連;3)電路板之間的互連;4)通信設(shè)備之間的互連。

從互連所采用的信道來看，光互連可以分為:1)自由空間互連;2)波導(dǎo)互連;3)以及光纖互連 等。

1)自由空間光互連技術(shù)

通過在自由空間中傳播的光束進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，適用于芯片之間或電路板之間這個層次上的連接，可以使互連密度接近光的衍射極限，不存在信道對帶寬的限制，易于實(shí)現(xiàn)重構(gòu)互連。該項(xiàng)技術(shù)是光互連技術(shù)中最具吸引力的。 對于自由空間光互連技術(shù)，早期的研究主要集中在如何利用技術(shù)構(gòu)成MIN(Multistage Interconnection Network)、Crossbar和Mesh等互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，如何在傳統(tǒng)二維平面結(jié)構(gòu)電子插件的三維空間上實(shí)現(xiàn)光通信，而目前的研究已經(jīng)深入到VLSI器件的內(nèi)部。

目前發(fā)展最快的多級光互連交換系統(tǒng)是自由空間光互連交換網(wǎng)絡(luò)。這主要有兩個方面的原因:

1)自由空間光互連交換網(wǎng)絡(luò)除了具有一般的光互連所共有的優(yōu)點(diǎn)外，還具有易于實(shí)現(xiàn)三維網(wǎng)絡(luò)、互連數(shù)大、互連密度高、無接觸互連等優(yōu)點(diǎn);

2)由于實(shí)現(xiàn)自由空間光互連交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所需要的開關(guān)節(jié)點(diǎn)陣列器件和二元微光學(xué)器件的發(fā)展很快，均已接近實(shí)用化。

2)波導(dǎo)光互連技術(shù)

通過沿光波導(dǎo)傳播的光束進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。該技術(shù)的研究進(jìn)展十分迅速，已經(jīng)進(jìn)入市場，部分商用計(jì)算機(jī)已采用了簡單的波導(dǎo)光互連技術(shù)，如CrayT90已采用集成光波導(dǎo)H樹進(jìn)行時(shí)鐘信號分布。 波導(dǎo)互連可以提供高密度互連通道，適用于芯片內(nèi)或芯片之間這個層次上的互連，采用集成光源和探測器，由集成光路來完成連接，這一種互連目前還不很成熟。

3)光纖互連

最成熟的光波導(dǎo)是光纖，光纖互連技術(shù)已有商品出售。光纖互連適用于電路板之間或計(jì)算機(jī)之間這個層次上的連接，借助于光通訊中的有關(guān)先進(jìn)技術(shù)，已進(jìn)行了好幾種互連方案的實(shí)驗(yàn)工作。 光纖互連具有頻帶寬、無電磁干擾、可高密度并行連接、多信號和多扇出、傳輸速度快、不需接地等優(yōu)點(diǎn)。光纖的波分光交換技術(shù)在MPP系統(tǒng)的互連網(wǎng)絡(luò)中有自動尋徑功能，具有誘人的前景。美國光纖通道協(xié)會(FCA:Fiber Channel Association)針對當(dāng)前光互連技術(shù)和光通信技術(shù)的發(fā)展，制定了一系列的光纖通信標(biāo)準(zhǔn)，對光纖在光纖通信和計(jì)算機(jī)互連中的使用制定了全面的規(guī)范。這些標(biāo)準(zhǔn)的制定，全面推進(jìn)了光纖光互連技術(shù)在計(jì)算機(jī)中的使用。