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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