On-Chip Inductance in High Speed Integrated Circuits

مدل اتصال مناسب چندین بار در طول دو دهه گذشته به دلیل استفاده از مقیاس‌بندی فناوری تهاجمی تغییر کرده است. مدل‌های اتصال جدید و دقیق‌تر برای مدیریت تغییر ویژگی‌های فیزیکی مدارهای مجتمع مورد نیاز است. در حال حاضر، مدل‌های RC برای تجزیه و تحلیل شبکه‌های با مقاومت بالا استفاده می‌شوند، در حالی که مدل‌های خازنی برای اتصال کم‌تر مقاومتی استفاده می‌شوند. با این حال، اندوکتانس روی تراشه با مدارهای مجتمع که در فرکانس‌های بالاتر کار می‌کنند اهمیت بیشتری پیدا می‌کند، زیرا امپدانس القایی متناسب با فرکانس است. فرکانس های عملیاتی مدارهای مجتمع در دهه گذشته به طور چشمگیری افزایش یافته است و انتظار می رود در دهه آینده همان نرخ افزایش را حفظ کند و تا سال 2012 به 10 گیگاهرتز نزدیک شود. همچنین سیم های عریض اغلب در شبکه های جهانی مهم مانند شبکه‌های توزیع ساعتی و در لایه‌های فلزی بالایی، و الزامات عملکرد، معرفی مواد جدیدی را برای اتصال کم مقاومت، مانند اتصال مسی که قبلاً در بسیاری از فن‌آوری‌های تجاری CMOS استفاده می‌شد، سوق می‌دهد.
القایی روی تراشه در مدارهای مجتمع با سرعت بالا به طراحی و تجزیه و تحلیل مدارهای مجتمع با تمرکز خاص بر روی اثرات اندوکتانس روی تراشه می پردازد. در سراسر این کتاب توضیح داده شده است که اندوکتانس می تواند تأثیر محسوسی بر مدارهای مجتمع با سرعت بالا داشته باشد. به عنوان مثال، نادیده گرفتن اندوکتانس و استفاده از یک مدل اتصال RC در یک فناوری CMOS تولیدی 0.25 mum می‌تواند باعث خطاهای بزرگ (بیش از 35٪) در برآورد تاخیر انتشار اتصال داخلی روی تراشه شود. همچنین نشان داده شده است که گنجاندن اندوکتانس در فرآیند طراحی درج تکرار کننده در مقایسه با استفاده از مدل RC راه حل کلی تکرار کننده را از نظر مساحت، توان و تاخیر با میانگین صرفه جویی 40.8٪، 15.6 بهبود می بخشد. ٪ و 6.7٪ به ترتیب.
القایی روی تراشه در مدارهای مجتمع پرسرعت پر از تکنیک‌های طراحی و تحلیل برای اتصال RLC است. این تکنیک‌ها با تکنیک‌هایی که به‌طور سنتی برای طراحی اتصال RC استفاده می‌شود، مقایسه می‌شوند تا بر تأثیر اندوکتانس تأکید کنند.
القایی روی تراشه در مدارهای مجتمع پرسرعت مورد توجه محققان در زمینه اتصال فرکانس بالا، نویز و طراحی مدار مجتمع با کارایی بالا خواهد بود.

The appropriate interconnect model has changed several times over the past two decades due to the application of aggressive technology scaling. New, more accurate interconnect models are required to manage the changing physical characteristics of integrated circuits. Currently, RC models are used to analyze high resistance nets while capacitive models are used for less resistive interconnect. However, on-chip inductance is becoming more important with integrated circuits operating at higher frequencies, since the inductive impedance is proportional to the frequency. The operating frequencies of integrated circuits have increased dramatically over the past decade and are expected to maintain the same rate of increase over the next decade, approaching 10 GHz by the year 2012. Also, wide wires are frequently encountered in important global nets, such as clock distribution networks and in upper metal layers, and performance requirements are pushing the introduction of new materials for low resistance interconnect, such as copper interconnect already used in many commercial CMOS technologies.
On-Chip Inductance in High Speed Integrated Circuits deals with the design and analysis of integrated circuits with a specific focus on on-chip inductance effects. It has been described throughout this book that inductance can have a tangible effect on current high speed integrated circuits. For example, neglecting inductance and using an RC interconnect model in a production 0.25 mum CMOS technology can cause large errors (over 35%) in estimates of the propagation delay of on-chip interconnect. It has also been shown that including inductance in the repeater insertion design process as compared to using an RC model improves the overall repeater solution in terms of area, power, and delay with average savings of 40.8%, 15.6%, and 6.7%, respectively.
On-Chip Inductance in High Speed Integrated Circuits is full of design and analysis techniques for RLC interconnect. These techniques are compared to techniques traditionally used for RC interconnect design to emphasize the effect of inductance.
On-Chip Inductance in High Speed Integrated Circuits will be of interest to researchers in the area of high frequency interconnect, noise, and high performance integrated circuit design.