【技术实现步骤摘要】
一种快速预测耦合玻璃通孔互连传输特性的数值方法
本专利技术属于电子
,具体涉及一种快速预测耦合玻璃通孔互连传输特性的数值方法,可用于三维集成电路的前端设计,快速预测玻璃通孔在耦合串扰效应下的互连传输特性。
技术介绍
玻璃通孔(即ThroughGlassVia,简称TGV)技术是实现2.5维与3维集成封装系统的有效策略。TGV通过刻蚀或激光融化在玻璃衬底中开凿通孔,之后在通孔内电镀填充金属铜或钨等材料形成。但受开孔工艺的限制,开凿的通孔为锥形,且通孔的尺寸普遍大于标准逻辑单元,例如,45nm工艺下,TGV典型尺寸是5um×5um,约为方形标准单元的4倍,容易成为新的片上耦合噪声源;此外,由于芯片间通信带宽需求的增加,有限单元硅片内集成的信号TGV数目与分布密度相应增长,国际半导体工业协会预测,2017年集成电路TGV分布密度将达到107/mm2;这些因素导致TGV在信号传输过程中承受着严重的孔间串扰噪声,必须对耦合TGV的信号传输特性进行快速有效分析。当前研究耦合TGV互连传输特性的方法主要有两种:一种是采用三维结构电磁场仿真软件HFSS进行仿真分析。AnsoftHFSS采用有限元法、自适应网格剖分、ALPS快速扫频、切向元等技术,集成了工业标准的建模系统,可以分析电磁场数值解和开边界问题,近远场辐射问题,计算耦合TGV的S参数和相应端口阻抗的归一化S参数,并精确的预测耦合TGV互连传输特性。但该方法在网格划分及带宽分割仿真时耗费的计算时间较长,将会延长电路设计时间,增加设计成本。第二种方法是在分析耦合TGV互连传输特性时,首先采用解析方程提取TGV的 ...
【技术保护点】
一种快速预测耦合玻璃通孔互连传输特性的数值方法,其特征在于包括以下步骤:(1)记录工艺节点:读取三维集成电路设计前期的顶层规划文件,记录文件的工艺节点信息;(2)存储锥形的玻璃通孔设计参数:根据工艺节点信息,读取ITRS数据表格中对应工艺节点的玻璃通孔尺寸参数与材料参数,作为玻璃通孔设计参数进行存储;(3)求解玻璃通孔电学参数:将玻璃通孔设计参数代入通孔参数解析公式,利用MATLAB软件的数值计算功能,计算得到施扰TGV等效互连电阻R
【技术特征摘要】
1.一种快速预测耦合玻璃通孔互连传输特性的数值方法,其特征在于包括以下步骤:(1)记录工艺节点:读取三维集成电路设计前期的顶层规划文件,记录文件的工艺节点信息;(2)存储锥形的玻璃通孔设计参数:根据工艺节点信息,读取ITRS数据表格中对应工艺节点的玻璃通孔尺寸参数与材料参数,作为玻璃通孔设计参数进行存储;(3)求解玻璃通孔电学参数:将玻璃通孔设计参数代入通孔参数解析公式,利用MATLAB软件的数值计算功能,计算得到施扰TGV等效互连电阻R1、受扰TGV等效互连电阻R2、施扰TGV等效互连电感L1、受扰TGV等效互连电感L2以及施扰信号TGV与受扰信号TGV间的耦合电感Lm的数值;(4)求解玻璃通孔间的衬底耦合电容与耦合电导:通过电容矩阵、电感矩阵及电导矩阵间的关系,求解得到施扰信号TGV与接地TGV间的衬底耦合电容C1与耦合电导G1、受扰信号TGV与接地TGV间的衬底耦合电容C2与耦合电导G2以及施扰信号TGV与受扰信号TGV间的衬底耦合电容Cm与耦合电导Gm的数值;(5)建立耦合TGV的等效电阻-电感-电容-电导的电学模型,即耦合TGV的RLCG电学模型,该RLCG电学模型中,Vvin1、R1、L1和Vout1串联,Vvin2、R2、L2和Vout2串联,C1和G1并联,C2和G2并联,Cm和Gm并联;C1和G1的一端与L1相连,C1和G1的另一端接地;C2和G2的一端与L2相连,C2和G2的另一端接地;Cm和Gm的一端与L1相连,Cm和Gm的另一端与L2相连;其中,Vvin1为施扰信号TGV的输入电压,Vvin2为受扰信号TGV的输入电压,Vout1为施扰信号TGV的输出电压,Vout2为受扰信号TGV的输出电压;(6)采用解耦计算,将耦合模式下的受扰信号TGV等效为单导体互连线模型,该单导体互连线模型中,Vvin2、Rtr、Ltr和Vout2串联,Ctr与Gtr并联,Ctr和Gtr的一端与Ltr连接,Ctr和Gtr的另一端接地;其中,Rtr为受扰信号TGV在耦合效应下的等效电阻,Ltr为受扰信号TGV在耦合效应下的等效电感,Ctr为受扰信号TGV在耦合效应下的等效电容,Gtr为受扰信号TGV在耦合效应下的等效电导,Vvin2为受扰信号TGV的输入电压,Vout2为受扰信号TGV的输出电压;根据该单导体互连线模型,求解得到互连线的Rtr、Ltr、Ctr和Gtr参数的解析式:Rtr=R2Ltr=L2+(1+λ)LmCtr=C2+(1-λ)CmGtr=G2+(1-λ)Gm其中,λ是信号开关因子,共模信号模式下,λ=1;差模信号模式下,λ=-1;(7)计算得到受扰信号TGV在耦合效应下的ABCD参数矩阵表达式:其中,θ与Z0分别是耦合受扰TGV互连线的传输常数与特征阻抗,ltgv是玻璃通孔的高度;(8)通过T参数-S参数变换关系,推导得到耦合受扰TGV互连线的S参数矩阵的解析方程:其中Z是耦合TGV的端接阻抗;(9)利用MATLAB软件的频域分析功能,分析得到耦合TGV的传输特性。2.根据权利要求1所述的一种快速预测耦合玻璃通孔互...
【专利技术属性】
技术研发人员:钱利波,夏银水,叶益迭,施阁,
申请(专利权)人:宁波大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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