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第1章 绪论1

1.1 高速集成电路基本概念1

1.2 高速集成电路互连技术的发展3

1.3 高速集成电路互连信号完整性问题6

1.4 高速集成电路互连问题的认识9

1.5 高速集成电路互连问题的解决11

1.6 大数据时代对高速互连技术的需求13

1.7 本书主要内容14

参考文献15

第2章 高速集成电路互连建模16

2.1 引言16

2.2 基于矩量法的互连线参数提取17

2.2.1 截面积矩量法17

2.2.2 边界积分法21

2.2.3 三维模型的阻抗参数提取26

2.3 基于有限元的芯片互连线电容提取29

2.3.1 渐进边界条件29

2.3.2 三维有限元方法30

2.3.3 电容计算33

2.4 互连线的时域综合技术35

2.4.1 特征法36

2.4.2 单根传输线的时域综合37

2.4.3 耦合互连线的参数综合40

2.5 频变互连线的广义传输线模型47

2.5.1 向量拟合法47

2.5.2 频变互连线的时域建模48

参考文献52

第3章 互连信号响应及其灵敏度分析与动态功耗分析54

3.1 引言54

3.2 时域有限差分法分析频变互连线55

3.2.1 时域有限差分法迭代计算公式55

3.2.2 广义二端口等效模型58

3.3 时间步积分法分析非均匀传输线62

3.3.1 非均匀耦合传输线的半离散模型63

3.3.2 时间步积分方法65

3.4 基于微分求积法的互连线时域仿真70

3.4.1 微分求积法的原理70

3.4.2 微分求积法用于互连线瞬态分析72

3.4.3 用微分求积法分析频变互连线75

3.5 基于特征法的互连线信号响应灵敏度分析79

3.5.1 互连线灵敏度分析的特征法模型79

3.5.2 集总参数元器件灵敏度分析模型84

3.5.3 高速电路灵敏度分析的改进节点法方程85

3.6 高速互连线的动态功耗分析88

3.6.1 集总参数模型互连线动态功耗模型89

3.6.2 单导体分布参数互连线的动态功耗90

3.6.3 多导体耦合互连线的动态功耗97

参考文献100

第4章 复杂互连电路的信号响应分析102

4.1 引言102

4.2 互连线无源宏模型及阶数缩减算法103

4.2.1 无源性的判别103

4.2.2 基于微分求积法的互连线无源模型105

4.2.3 无源电路的模型阶数缩减算法109

4.3 基于矩量匹配法的树型互连线分析113

4.3.1 树型互连结构113

4.3.2 完整树型互连结构的矩量匹配114

4.4 大型互连线网络的并行仿真技术122

4.4.1 互连线网络的分解122

4.4.2 并行仿真技术123

4.5 外界电磁场作用下的互连线电路仿真128

4.5.1 外场作用下的传输线方程128

4.5.2 色散媒质的建模仿真130

4.5.3 耦合互连线的波形松弛法求解133

参考文献142

第5章 高速集成电路互连优化设计144

5.1 引言144

5.2 基于RC模型的全局互连线优化145

5.2.1 全局互连线的寄生参数模型145

5.2.2 全局互连线性能分析147

5.2.3 线宽和间距的优化策略151

5.2.4 未插入缓冲器的全局互连线优化157

5.3 考虑热效应的互连线优化160

5.3.1 衬底和全局互连线的温度模型160

5.3.2 全局互连线热阻模型161

5.3.3 考虑温度效应的全局互连线时延161

5.3.4 考虑温度效应的全局互连线功耗163

5.3.5 考虑温度效应的全局互连线优化设计164

5.4 高速互连电路中焊盘与电容的补偿优化设计167

5.4.1 表贴焊盘的优化设计167

5.4.2 贴装陶瓷电容的优化设计174

5.5 差分互连线的共模噪声抑制181

5.5.1 基于四分之一波长谐振器的共模噪声滤波器181

5.5.2 基于φ型缺陷地结构的共模噪声滤波器185

参考文献190

第6章 基片集成互连192

6.1 引言192

6.2 基片集成波导结构设计193

6.3 基于基片集成波导的调制解调互连系统197

6.4 采用QPSK调制解调技术的互连系统200

6.5 基片集成同轴互连206

6.5.1 基片集成同轴线结构206

6.5.2 基片集成同轴线的转接结构207

6.5.3 多通道基片集成同轴互连线210

6.5.4 多层基片集成同轴互连线213

6.6 基片集成同轴互连与传统互连的比较219

参考文献221

第7章 芯片级无线互连223

7.1 引言223

7.2 片上天线设计224

7.3 单频芯片级无线互连收发系统231

7.3.1 系统设计方案231

7.3.2 测试结果234

7.4 超宽带无线互连收发系统237

7.4.1 系统设计方案237

7.4.2 测试结果243

7.5 芯片间无线信道的测量和表征246

7.5.1 超宽带天线性能表征246

7.5.2 芯片间无线信道的搭建和测量247

7.5.3 数据处理和结果分析249

7.5.4 信道的模型验证256

参考文献256

第8章 碳纳米互连258

8.1 碳纳米材料简介258

8.1.1 传统三维材料互连技术面临的挑战258

8.1.2 碳纳米材料及其分类260

8.1.3 碳纳米材料的能带分析262

8.1.4 碳纳米材料的主要特性264

8.1.5 碳纳米材料的制备工艺264

8.2 单壁碳纳米管的等效电路模型265

8.2.1 电阻模型265

8.2.2 电容模型267

8.2.3 电感模型268

8.3 单壁碳纳米管束互连线性能分析270

8.3.1 碳纳米管束电阻模型270

8.3.2 碳纳米管束电容模型272

8.3.3 碳纳米管束电感模型273

8.3.4 碳纳米管束互连线等效电路模型274

8.3.5 互连线性能分析和比较275

8.4 双壁碳纳米管束互连线281

8.4.1 双壁碳纳米管束互连线串扰模型281

8.4.2 双壁碳纳米管束互连线的抖动283

8.5 多壁碳纳米管互连线284

8.5.1 多壁碳纳米管的导电特性284

8.5.2 大直径碳纳米管壁的导电通道286

8.5.3 碳纳米管壁的RLC模型参数287

8.5.4 多壁碳纳米管互连线等效电路模型289

8.5.5 多壁碳纳米管的等效单导体模型291

8.5.6 多壁碳纳米管互连线性能分析299

8.5.7 与单壁碳纳米管束互连线的性能比较303

8.6 碳纳米管互连线热效应分析305

8.6.1 碳纳米阵列互连线稳态温度分布305

8.6.2 碳纳米管互连线热击穿308

8.7 碳纳米管过孔的电热特性分析311

8.7.1 碳纳米管过孔的电特性311

8.7.2 碳纳米管过孔的热特性314

8.7.3 碳纳米管过孔的温度分布316

8.8 石墨烯纳米带互连线319

8.8.1 单层石墨烯纳米带319

8.8.2 多层石墨烯纳米带321

8.8.3 石墨烯纳米带互连线时延分析比较323

参考文献326