80 GHz片上互连电流返回路径效应的等效电路模型分析

"本文提出了一种针对片上互连的等效电路模型，考虑了高达80 GHz的电流返回路径效应。该模型通过采用一个并联电感器Lg来描述随时间变化的磁场影响，从而扩展了模型的带宽超过谐振频率。在0.18微米CMOS工艺中制造了一系列不同结构的互连线路进行实验验证，模型与测量结果的良好一致证明了该模型能准确预测高频下互连性能。" 在微电子领域，片上互连（On-Chip Interconnect）是集成电路设计中的关键部分，它连接了芯片上的各个组件。随着技术的发展，互连延迟已成为高速电路设计的主要瓶颈。电流返回路径（Current Return Path）效应是一个重要的考虑因素，尤其是在高频下，它会导致信号完整性问题，如串扰、反射和辐射噪声。 这篇研究论文"具有高达80 GHz的片内互连电流返回路径效应的等效电路模型"提出了一个新的分析方法，用于理解和模拟这些效应。作者们通过引入了一个电感器Lg来表示互连回路中由于电流流经返回路径产生的时变磁场。电感Lg的引入不仅考虑了互连的电气特性，还考虑了其对周围环境产生的磁耦合影响，这对于高频信号尤其重要。 通常，互连的等效电路模型包括串联电阻（Rs）、串联电感（Ls）和并联电容（Cs），但这些传统模型往往在高频下无法准确描述返回路径的影响。而该论文提出的模型通过增加Lg，使得模型的适用频率范围扩展到了80 GHz，远超传统模型的谐振频率。这意味着该模型能够更好地预测高频率下的信号传输特性，对于优化高速数字系统和通信设备的设计具有重要意义。 实验部分，研究者在0.18微米互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺中制作了多种结构的互连线，并进行了S参数测量。S参数是衡量信号传输和反射的关键指标，它们的比较显示了该模型在预测互连性能方面的精确性。这种验证确保了模型的实际应用价值，可以为实际电路设计提供可靠的理论依据。 这篇论文的贡献在于提供了一个新的、更精确的电路模型，以解决高频下片上互连的电流返回路径问题。这个模型有助于改善信号完整性，减少电磁干扰，进而提高整体系统的性能和可靠性。对于集成电路设计师来说，这是一个非常有价值的工具，特别是在开发高速、高密度的芯片系统时。