复旦大学数字电路设计：Chapter4-互连线分析

“复旦数字电路设计 chapter4-教程与笔记习题” 本章主要讲解的是数字集成电路中的一个重要组成部分：互连线及其影响。在数字集成电路设计中，互连线不仅仅是简单的连接，它们对整个芯片的性能、功耗以及可靠性都有着显著的影响。 首先，互连线从设计角度被分为两个主要方面：发射器（transmitters）和接收器（receivers）。发射器负责将信号发送出去，而接收器则接收并处理这些信号。在电路图（Schematics）和物理版图（Physical）的设计中，必须充分考虑互连线的布局和特性。 接着，互连线对芯片的影响主要体现在两个方面：一是降低系统的可靠性，二是影响电路的性能和功耗。这是因为互连线存在多种寄生效应，包括电容性（capacitive）、阻性（resistive）和感性（inductive）寄生。其中，电容寄生是最重要的一个因素。 电容是互连线的基本特性，它由平板模型来描述。模型包括了介质（dielectric）、长度（L）、宽度（W）、高度（H）以及介电常数（电容率，ε）。电容的计算公式为 C = ε * A / t，其中A是电极面积，t是介质厚度。边缘电容（edge capacitance）和线间电容（fringing capacitance，也称为平行电容）是电容模型中的两个重要概念，它们都会增加总的互连线电容。 线间电容的影响不容忽视，特别是在高密度集成的IC设计中。这种电容主要由线间的电场分布引起，尤其是在0.25微米CMOS技术中，互连电容成为限制电路速度和功耗的关键因素。 除了电容，互连的另一个关键属性是电阻。线电阻（line resistance）由材料的电阻率（ρ）、线宽（W）和线长（L）决定，公式为 R = ρ * HW / L。电阻会导致信号在传输过程中的衰减，影响电路的信号完整性。 数字集成电路设计中的互连线不仅仅是简单的导线，而是包含复杂电容和电阻效应的实体，这些效应直接影响到电路的性能、可靠性和功耗。理解并优化这些参数对于实现高效、低功耗的数字集成电路至关重要。在学习和实践中，需要深入研究互连线模型，掌握其寄生效应，并进行有效的布局和布线策略以减少负面影响。