清华大学微电子所：数字集成电路中的互连线效应与寄生参数分析

"这是一份来自清华大学的关于数字大规模集成电路的课件，主要探讨了第七章的内容——互连线问题，包括互连线的寄生效应、延时模型、信号完整性和新型互连技术。课程由清华大学微电子研究所的李翔宇教授讲解。" 详细知识点: 1. **互连线的寄生效应**: 在集成电路设计中，互连线不仅传输信号，还存在电容、电阻和电感等寄生效应。这些效应会影响电路性能，如信号质量、速度和功耗。 - **电容**: 导线对地电容和相邻导线间的电容是两个主要类型。随着工艺尺寸缩小，导线宽度减小，高度基本不变，导致电容比例(W/H)下降，增加了线间电容的影响。 - **电感**: 导线长度增加会引入更大的电感，影响信号上升时间并可能导致电磁干扰。 - **电阻**: 导线电阻由材料的方块电阻（Sheet Resistance）以及导线的横截面积和长度决定。接触电阻是另一个重要因素，尤其是在接触孔和通孔中，其电阻与接触面积和缺陷率有关。 2. **互连线的延时模型**: 延迟通常由电阻引起的电压降和电容引起的充电时间决定。导线越长，延迟越大，对高速电路设计构成挑战。 3. **信号完整性问题**: 由于互连线的寄生效应，信号在传输过程中可能失真，出现反射、串扰、噪声等问题，影响系统稳定性和可靠性。解决这些问题需要优化布线策略，如增大线间距、使用屏蔽层或采用低阻抗材料。 4. **新型互连技术**: 针对传统互连技术的局限，新型互连技术如多层布线、硅通孔(TSV)、三维集成等被研发出来，以提高信号传输速度，减少延迟，并减小寄生效应。 5. **设计规则**: 设计者需要遵循特定的布线规则，如最小布线间距和导线宽度，以降低寄生效应并保证电路功能的正确实现。 6. **电流集聚效应**: 对于大接触孔，电流可能集中在孔的周边，这影响接触电阻的分布，设计时应考虑优化接触孔的大小和形状。 这些知识点在现代集成电路设计中至关重要，它们影响着集成电路的性能、效率和可靠性。通过深入理解和应用这些概念，工程师能够优化芯片设计，满足更高速度、更低功耗和更小尺寸的需求。