[发明专利]一种快速预测耦合玻璃通孔互连传输特性的数值方法

摘要

本发明公开了一种快速预测耦合玻璃通孔互连传输特性的数值方法，借助于MATLAB数值软件快速有效地计算耦合TGV互连传输特性，分析玻璃通孔的底部孔半径、顶部孔半径、通孔高度、通孔间的孔间距和衬底的电导率等设计参数对于耦合TGV传输特性的影响，克服了现有HFSS电磁仿真软件与HSPICE电路仿真软件仿真时间长，执行效率低的缺点，提高了三维集成电路的设计效率；本发明在预测TGV互连传输特性时，考虑了TGV的孔间耦合噪声，能够在考虑TGV耦合效应的要求下，快速精确计算出SGS和GSSG类型的TGV信号传输模式下的耦合TGV互连传输特性，克服了现有解析技术中仅分析单个信号TGV互连传输特性，而没有考虑临近信号通孔对于目标信号TGV互连传输质量产生影响的问题。

主权项

1.一种快速预测耦合玻璃通孔互连传输特性的数值方法，其特征在于包括以下步骤：(1)记录工艺节点：读取三维集成电路设计前期的顶层规划文件，记录文件的工艺节点信息；(2)存储锥形的玻璃通孔设计参数：根据工艺节点信息，读取ITRS数据表格中对应工艺节点的玻璃通孔尺寸参数与材料参数，作为玻璃通孔设计参数进行存储；(3)求解玻璃通孔电学参数：将玻璃通孔设计参数代入通孔参数解析公式，利用MATLAB软件的数值计算功能，计算得到施扰TGV等效互连电阻R₁、受扰TGV等效互连电阻R₂、施扰TGV等效互连电感L₁、受扰TGV等效互连电感L₂以及施扰信号TGV与受扰信号TGV间的耦合电感L_m的数值；(4)求解玻璃通孔间的衬底耦合电容与耦合电导：通过电容矩阵、电感矩阵及电导矩阵间的关系，求解得到施扰信号TGV与接地TGV间的衬底耦合电容C₁与耦合电导G₁、受扰信号TGV与接地TGV间的衬底耦合电容C₂与耦合电导G₂以及施扰信号TGV与受扰信号TGV间的衬底耦合电容C_m与耦合电导G_m的数值；(5)建立耦合TGV的等效电阻‑电感‑电容‑电导的电学模型，即耦合TGV的RLCG电学模型，该RLCG电学模型中，V_vin1、R₁、L₁和V_out1串联，V_vin2、R₂、L₂和V_out2串联，C₁和G₁并联，C₂和G₂并联，C_m和G_m并联；C₁和G₁的一端与L₁相连，C₁和G₁的另一端接地；C₂和G₂的一端与L₂相连，C₂和G₂的另一端接地；C_m和G_m的一端与L₁相连，C_m和G_m的另一端与L₂相连；其中，V_vin1为施扰信号TGV的输入电压，V_vin2为受扰信号TGV的输入电压，V_out1为施扰信号TGV的输出电压，V_out2为受扰信号TGV的输出电压；(6)采用解耦计算，将耦合模式下的受扰信号TGV等效为单导体互连线模型，该单导体互连线模型中，V_vin2、R_tr、L_tr和V_out2串联，C_tr与G_tr并联，C_tr和G_tr的一端与L_tr连接，C_tr和G_tr的另一端接地；其中，R_tr为受扰信号TGV在耦合效应下的等效电阻，L_tr为受扰信号TGV在耦合效应下的等效电感，C_tr为受扰信号TGV在耦合效应下的等效电容，G_tr为受扰信号TGV在耦合效应下的等效电导，V_vin2为受扰信号TGV的输入电压，V_out2为受扰信号TGV的输出电压；根据该单导体互连线模型，求解得到互连线的R_tr、L_tr、C_tr和G_tr参数的解析式：R_tr＝R₂L_tr＝L₂+(1+λ)L_mC_tr＝C₂+(1‑λ)C_mG_tr＝G₂+(1‑λ)G_m其中，λ是信号开关因子，共模信号模式下，λ＝1；差模信号模式下，λ＝‑1；(7)计算得到受扰信号TGV在耦合效应下的ABCD参数矩阵表达式：其中，θ与Z₀分别是耦合受扰TGV互连线的传输常数与特征阻抗，l_tgv是玻璃通孔的高度；(8)通过T参数‑S参数变换关系，推导得到耦合受扰TGV互连线的S参数矩阵的解析方程：其中Z是耦合TGV的端接阻抗；(9)利用MATLAB软件的频域分析功能，分析得到耦合TGV的传输特性。