3D-IC電源分布網絡建模與完整性分析.pdf

1、3D-IC技術的出現為集成電路產業(yè)的持續(xù)發(fā)展帶來了新的動力，然而，由于3D-IC新的結構特性，電源完整性問題變得更為顯著，并成為制約3D-IC技術應用的主要問題之一。為緩解3D-IC出現的電源完整性問題，需要對3D-IC電源分布網絡進行精確的建模，并對3D-IC電源分布網絡進行全面的時域和頻域分析以了解其各方面特性，最后根據其各方面特性對其進行優(yōu)化。本文的主要工作如下：1)3D-IC電源分布網絡建模方面。首先，本文為基于TSV的3D-I

2、C建立了一個考慮硅襯底效應的3D-IC電源分布網絡分布式模型，該模型由 P/G（Power/Ground）TSV對模型和片上電源分布網絡模型組成。電源/地TSV對模型是在已有模型基礎上，引入凸點和接觸孔的RLGC集總模型而建立的，該模型可以更好地體現電源/地TSV對的電學特性；片上電源分布網絡模型則是基于J. S. Pak[3]提出的模型，通過共形映射法將硅襯底效應引入單元模塊模型而建立的，該模型可以有效地反應硅襯底對電源分布網絡電學特

3、性的影響。經實驗證明，本文建立的3D-IC電源分布網絡模型可以有效、快速地估算3D-IC電源分布網絡阻抗。其次，本文根據“Rents Rule”功耗模型[63]，提出了一種探索性的電流分布模型。最后，在考慮封裝、PCB板以及VRM的情況下，本文為3D-IC整體電源分布網絡建立了集總電路模型。
　　2)3D-IC電源分布網絡分析方面。首先，在頻域分析方面，本文以基本傅里葉分析算法為基礎，對其進行了改進，提出了ADFT算法，該算法與H

4、spice瞬態(tài)分析之間的誤差僅有0.093％，并且模擬速度至少提升了10倍。ADFT算法還可以利用多核進行并行分析，大大提高了算法的工作效率。其次，在時域分析方面，本文將電流翻轉時間加入最差噪聲算法的電流約束，并利用Knuth–Yao四邊形不等式法對最差噪聲算法進行了加速，加速后算法的時間復雜度從O(n2m)降為O(mn log n)。最后，基于3D-IC電源分布網絡分布式解析模型以及集總電路模型，本文利用改進離散傅里葉變換算法以及最差