TSV建模與耗散分析.pdf

1、集成電路要繼續(xù)按照摩爾定律發(fā)展,需要尋求新的技術(shù),而三維集成電路和硅通孔(TSV)技術(shù)引起了廣泛關(guān)注。三維集成電路提供了一種新的提高集成度的方法,而通孔硅(TSV)技術(shù)被認(rèn)為是三維集成電路中非常關(guān)鍵的互連技術(shù)。
　　本文對(duì)三維集成電路中的關(guān)鍵技術(shù)TSV進(jìn)行了建模與仿真,并且分析其耗散特性。具體說來,論文首先建立了TSV等效電路可擴(kuò)展模型,并提取其中各個(gè)電容電感等電學(xué)參數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式;然后根據(jù)電路知識(shí)簡(jiǎn)化該等效電路模型,并建立TS

2、V耗散系數(shù)數(shù)學(xué)模型;其次用三維電磁學(xué)仿真軟件HFSS仿真TS V三維模型,并比較采用數(shù)學(xué)模型和HFSS軟件仿真兩種方法得到的耗散系數(shù)結(jié)果的差異,以此驗(yàn)證TSV等效電路模型的準(zhǔn)確性;再次分析TSV模型中各個(gè)物理參數(shù)和材料屬性對(duì)TSV耗散系數(shù)的影響,以此驗(yàn)證TSV等效電路模型的可擴(kuò)展性;最后分析TSV直徑與間距比例對(duì)其耗散系數(shù)、延時(shí)和面積利用率的影響,討論TSV直徑間距比例為何值時(shí),由耗散系數(shù)、延時(shí)和面積利用率三者構(gòu)成的優(yōu)化模型達(dá)到最優(yōu)。<

3、br>　　HFSS仿真結(jié)果表明,本文建立的TSV等效電路模型式準(zhǔn)確且可擴(kuò)展的。在低頻范圍(0~2GHz)內(nèi),絕緣體電容對(duì)TSV耗散系數(shù)影響占主導(dǎo)地位,使用耗散系數(shù)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果和HFSS軟件仿真結(jié)果基本一致;高頻范圍(10~20GHz)內(nèi)TSV和b ump電感對(duì)TSV耗散系數(shù)影響占主導(dǎo)地位,模型計(jì)算結(jié)果與軟件仿真結(jié)果有一定誤差;中頻范圍(2~10GHz)內(nèi),模型計(jì)算結(jié)果與軟件仿真結(jié)果之間誤差介于兩者之間。當(dāng)TSV直徑間距比例取1/2