[发明专利]基于ANN的射频功放互连可靠性建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及射频功率放大器互连可靠性建模领域，更具体的说，是涉及一种基于ANN的射频功放互连可靠性建模方法。

背景技术

已有研究表明导致射频集成电路失效的原因有很多，其中设计不当约占43％，维护不当约占30％，制造相关的问题约占20％，其他原因约占7％[1]。从文献[1]中可知，互连失效是射频集成电路失效的最主要的原因之一。随着射频集成电路集成度的不断提高和互连宽度的逐渐减小，金属互连面积和成本越来越高，芯片制造的大部分工序都用于互连线的制作[2]。由此可知，金属互连线的可靠性将直接影响着射频集成电路性能的好坏。射频功率放大器是由大量的晶体管等电子元器件通过大量复杂的互连线进行连接而形成的，射频功率放大器作为通信系统的关键模块，其主要作用是在工作频段内将电源直流功率在输入调制信号的控制下高效率地转换成大功率信号传输到发射天线中[3]，因此互连线的可靠性将直接影响整个通信系统的性能。

常用于互连可靠性模型研究的方法有随机傅里叶法、高斯法、有限元分析法(Finite Element Analysis，FEA)等。由于射频功率放大器的互连可靠性分析时需要考虑温度、电流、电压、应力等多个自由度，且模型的可靠性指标与输入变量之间是高度非线性的关系，因此高斯法和随机傅里叶法都不能用于射频功率放大器互连可靠性模型的研究[4]。有限元分析法是基于现代数学近似的原理对真实物理系统的一种模拟方法，基本原理是采用有限元的方法将连续的求解域离散为有限个且按一定方式连接的单元组合体，并对每个单元体内分别假设近似函数来表示系统的求解场函数，实现用有限的已知量去无限逼近某个未知量的目的[5]。然而这种方法仿真过程非常复杂，需要耗费大量的时间且对计算机的内存要求非常高。

【参考文献】

[1]Niebel B W.Engineering Maintenance Management[M].New York:Marcel Dekker,1994.

[2]Tu K N.Recent advances on electromigration in very-large-scale-integration of interconnects[J].Journal of Applied Physics,2003,94(9):5451-5473.

[3]Ruberto M,Degani O,Wail S,et al.A reliability-aware RF power amplifier design for CMOS radio chip integration[C].IEEE International Reliability Physics Symposium,2008:536-540.

[4]Dalleau D,Weide-Zaage K.Three-dimensional voids simulation in chip metallization structures:a contribution to reliability evaluation[J].Microelectronics Reliability,2001,41(9):1625-1630.

[5]Rzepka S,Meusel E,Korhonen M A,et al.3-D finite element simulator for migration effects due to various driving forces in interconnect lines[C].AIP Conference Proceedings,International Workshop on Stress Induced Phenomena in Metallization,1999,491(1):150-161.

发明内容