چکیده

با پیشرفت تکنولوژی و کوچکتر شدن ابعاد در مدارهای مجتمع،تاثیر اتصالات و تغییرات در مشخصات آن بر رفتار مدار بیشتر خواهد شد. به صورت تاریخی آنالیز بدترین حالت در این سیستم ها استفاده شده است در حالی که بسیاری از این موارد خط ها از یکدیگر مستقل نیستند. تحلیل ها نشان داده است که نقطه ی بدترین حالت بسیاری از موارد بیرون از طیف مورد نظر(با احتمال وقوع نزدیک به صفر) می باشد و حدی بسیار بدبینانه برای محدوده ی طراحی تعیین می کند. در سیستم های چند متغیره لازم است آنالیز آماری جایگزین آنالیز بدترین حالت شود. در این پروژه این آنالیز برای بررسی کارایی اتصالات در تکنولوژی پیش رو به کار گرفته خواهد شد. بدین صورت که حداکثر میزان تغییرات در پارامترهای مؤثر در تاخیر اتصالات در نظر گرفته می شود و این تغییرات معمولا به صورت توزیع نرمال خواهد بود. روش آنالیز آماری نشان خواهد داد که در نظر گرفتن بدترین حالت برای پارامتر باعث می شود تا بدترین حالت تاخیر خارج طیف تاخیر واقع شود و استفاده از آنالیز بدترین حالت، فقط باعث می شود که انتظار بهره وری کمتری را از مدار داشت. بنابراین با کوچک تر شدن ابعاد در مدارهای مجتمع می توان روش آنالیز آماری را جایگزین آنالیز بدترین حالت کرد تا بتوان توابع پیچیده تری را توسط تراشه ای با اندازه های قبلی پیاده سازی کرد و در عین حال تغییرات فرآیند ساخت را هم در نظر گرفت. در این پایان نامه جهت بررسی تاخیر اتصالات، از آنالیز آماری در تکنولوژی 45 نانومتر و سیم اتصالات سرتاسری با عرض 1064 نانومتر بهره برده شده است. با مقایسه ی بدترین حالت تاخیر با آنالیز آماری تاخیر، مشاهده خواهد شد که بدترین حالت تاخیر با احتمال صفر در داخل توزیع δ3 تاخیر قرار می گیرد.

کلمات کلیدی: آنالیز آماری ، آنالیز بدترین حالت ، تغییر پارامترهای اتصالات ، تاخیر 50 درصد اتصالات ، تکرارکننده ها

فهرست مطالب

فهرست جدول ها    د

فهرست شکل ها     ه

پیش گفتار

با توسعه روند ساخت مدارهای مجتمع ، ابعاد اجزای مختلف آن در حال کاهش است . در نگاه اول ممکن است این طور به نظر رسد که کوچک شدن ابعاد تاثیر قابل توجهی در پیشرفت و کارایی بهتر مدارها دارد، اما سبب ایجاد محدودیت هایی در عملکرد مدار خواهد شد . در گذشته طراحی مدارها بر این اساس صورت می گرفت که همه ی پارامترهای موثر در عملکرد مدار دارای مقداری ثابت با انحراف ناچیز از مقدار نامی هستند . حال اگر این انحراف از مقدار نامی بیشتر از مقدار مورد انتظار و مطلوب طراحان باشد ، آسیب های بسیاری در نتیجه ی مورد انتظار از مدار مشاهده خواهد شد .

با کوچک تر شدن اندازه ها در مدارهای مجتمع تاثیر تغییرات فرایند ساخت بر کارکرد صحیح مدار بیشتر خواهد شد . به عنوان مثال یک خط اتصالات که وظیفه ی توزیع پالس ساعت را در مدار برعهده دارد در نظر بگیرید که پالس ساعت با تاخیری خاص این مسیر را طی می کند ، حال اگر تغییرات فرایند ساخت باعث تغییر طول ، عرض و سایر پارامترهای این خط شود تاخیر دارای مقدار جدیدی متفاوت با مقدار قبلی خواهد بود . بنابراین پالس ساعت در زمان مورد انتظار به انتهای خط نخواهد رسید و سبب نتیجه نادرست در عملکرد مدار خواهد شد . در نتیجه با ادامه روند ، کوچک شدن ابعاد، تغییرات فرآیند ساخت به عنوان یک پارامتر غیرقابل اجتناب در طراحی مطرح می شود ، زیرا برای مشتریان مدارهای مجتمع کارکرد صحیح یکی از عوامل تعیین کننده در خرید محصولات شرکت ها است .

استفاده از آنالیز بدترین حالت برای تغییرات داخل Die منجر به نتایج تحلیلی بدبینانه ای می شود ، چون در این روش فرض می شود که همه ی سیم ها در داخل یک Die مشخص درای بدترین حالت از ویژگی های خود هستند و از تغییرات آماری ذاتی آنها صرف نظر می شود . با کوچکتر شدن ابعاد ، تغییرات داخل Die مهم شده است و نیاز به روش های تحلیل آماری بیش از پیش شده است . تغییرات داخل Die نوعی هم بستگی فضایی را نشان می دهد به این معنی که سیم هایی که به هم نزدیک ترند نسبت به سیم هایی که در فاصله ی دوری از هم قرار گرفته اند ، با احتمال بیشتری مشابه هستند . [1]

در پروژه حاضر هدف نشان دادن این مطلب است که آنالیز بدترین حالت لزوما بهترین نوع طراحی را به همراه نخواهد داشت و در واقع بدبینانه ترین حالت را در نظر می گیرد . در فصل اول مروری بر تغییرات فرآیند ساخت در ادوات و مدارهای مجتمع ارائه خواهد شد . جهت درک درست رفتار اتصالات داخلی ، خلاصه ای از مدل های اتصالات در فصل دوم گفته خواهد شد. چون هدف بررسی تاثیر تغییرات فرآیند ساخت برکارآیی اتصالات است ، در فصل سوم روش ها و حالت های مختلف محاسبه ی تاخیر و هم شنوایی دراتصالات ارائه خواهد شد . در نهایت در فصل چهام بررسی آماری تغییرات فرآیند ساخت و مقایسه ی آن با آنالیز بدترین حالت صورت خواهد گرفت .

فصل 1 : تغییرات فرآیند ساخت  1

مقدمه  2

تغییرات فرآیند ساخت  4

دسته بندی تغییرات فرآیند ساخت  9

دسته بندی بر اساس گام های فرآیند ساخت  9

دسته بندی آماری  10

دسته بندی هندسی  11

هم شنوایی  11

آنالیز آماری  13

هم بستگی مکانی  14

آنالیز قطعی ایستای زمانی  14

تغییرات پارامترهای فیزیکی منجر به تغییرات پارامترهای الکتریکی و آن نیز باعت تاحیر مدار می شود

تغییرات پارامترهای فیزیکی منجر به تغییرات پارامترهای الکتریکی و آن نیز باعت تاحیر مدار می شود

فصل 2 : مدل سازی اتصالات  15

مقدمه  16

پارامترهای موثر در اتصالات  17

مدل خط انتقالی اتصالات  20

خط انتقال بدون اتلاف  22

ساختار هندسی اتصالات  25

خط انتقال با اتلاف  26

اتلاف هادی-مقاومت DC  26

اتلاف هادی-اثر پوستی  28

اتلاف دی الکتریک  30

فصل 3 : تاخیر و نویز در اتصالات  31

تاخیر در اتصالات  32

رابطه زمان پرواز، تغییر پارامترها و ابعاد سیم با تاخیر اتصالات  36

تکرار کننده ها  39

تکرار کننده های آبشاری  41

طراحی تکرارکننده  43

محاسبه حداقل طول سیم برای استفاده از تکرارکننده  46

هم شنوایی  49

مثالی از مدل گسترده RLC برای سیم اتصالات با طول d

مثالی از مدل گسترده RLC برای سیم اتصالات با طول d

فصل 4 : بررسی آماری تغییرات فرآیند ساخت در اتصالات  57

مقدمه  58

تاثیر تغییر طول، ضخامت و ارتفاع سیم از زمین در تاخیر  58

آنالیز آماری با آنالیز بدترین حالت  62

نتیجه گیری و پیشنهادها  65

نتیجه گیری  65

پیشنهادهایی برای ادامه ی این پروژه  66

مراجع  67

فهرست جدول ها

جدول(1-1) تغییر تاخیر مسیرهای بحرانی با عرض سیم، تعداد هسته و عدم یکنواختی کناره های خط [4]  8

جدول(3-1) پاسخ پله ی شبکه ی RC گسترده و فشرده[9]  35

جدول(3-2) مشخصات فیزیکی سیم های محلی و سرتاسری  47

جدول(3-3) پارامترهای مورد نیاز جهت محاسبه ی  و   47

جدول(4-1) محاسبه ی تاخیر خط با استفاده از مدل W و مدل تکه ای  59

جدول(4-2) مقادیر بدترین حالت پارامترهای موثر در تاخیر سیم اتصالات سرتاسری  63

مراحل طراحی و عدم قطعیت زمانی منتجه

مراحل طراحی و عدم قطعیت زمانی منتجه

فهرست شکل ها

شکل(1-1) مراحل طراحی و عدم قطعیت زمانی منتجه[2]  3

شکل(1-2) تغییرات پارامترهای فیزیکی منجر به تغییرات پارامترهای الکتریکی و آن نیز باعث تغییرات تاخیر مدار می شود[2]  4

شکل(1-3) لایه ی مانع Ta جهت جلوگیری از نفوذ مس به لایه های اکسید[3]  5

شکل(1-4) وابستگی طول سیم با هسته در تکنولوژی های مختلف [4]  7

شکل(1-5) تغییرات ضخامت فلز در اثر CMP الف) حالت ایده آل ب) حالت واقعی [5]  10

شکل(2-1) مثالی از مدل گسترده ی RLC برای یک سیم اتصالات با طول d [7]  17

شکل(2-2) مدل مداری برای یک خط انتقال گسترده با انتهای باز [6]  20

شکل(2-3) مدل الکتریکی یک خط انتقال یکپارچه    21

شکل(2-4) انتشار ولتاژ و جریان پله در طول خط انتقال [9]  22

شکل(2-6) شکل موج در یک خط انتقال با اتلاف[9]  27

شکل(2-7) تاثیر اثر پوستی در سیم های هادی [9]  28

شکل(2-8) شکل رایج جهت توصیف عملکرد مداری اتصالات[9]  29

شکل(3-1) مدار ساده RC  33

شکل(3-2) تعریف زمان صعود، زمان نزول و تاخیر [9]  34

شکل(3-3) مدل سازی تاخیر اتصالات [9]  35

شکل(3-4) تاثیر زمان پرواز در تاخیر سیم  38

شکل(3-5) استفاده از تکرارکننده ها جهت کاهش تاخیر   41

شکل(3-6) تکرارکننده های آبشاری [9]  41

شکل(3-7) مدار پیشنهادی جهت محاسبه ی       44

شکل(3-8) مدار پیشنهادی جهت محاسبه ی      45

شکل(3-9) رابطه ی تاخیر با طول سیم      46

شکل(3-10) مدار معادل RC برای دو سیم اتصالات مجاور هم [11]       49

شکل(3-11) ساختار پنج سیم اتصالات داخلی مجاور هم با صفحه ی زمین در بالا و پایین سیم ها    52

شکل(3-12) ولتاژ تزویج شده بر روی سیم سوم     53

شکل(3-13) ولتاژ اعمالی به ورودی های 4،3،2،1و5          53

شکل(3-14) ورودی و خروجی سیم سوم در حالتی که هم جهت با سیم های دیگر در حال گذار از پایین به بالا است    55

شکل(3-15) ورودی و خروجی سیم سوم در حالتی که بر خلاف سیم های دیگر در حال گذار از بالا به پایین است    55

شکل(4-1) مدار جایگزین به جای اتصالات      60

شکل(4-2) توزیع تاخیر سیم اتصالات سرتاسری     64


برای نوشتن این پایان نامه 38 مقاله انگلیسی ترجمه شده است


مقطع : کارشناسی ارشد

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید