集成电路互连线寄生电容提取的本征广义分解法研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gwj19861113
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随着集成电路特征尺寸的不断减小,互连线寄生电容对电路性能的影响越来越显著,使得基于场求解器的寄生参数提取成为一大研究热点。同时电路规模的增大,结构的复杂化以及对计算精度的要求,使得快速的三维电容提取成为当前研究重点。基于网格离散化的传统数值求解方法,随着计算维度从二维到三维,自由度迅猛增加,极大消耗计算资源,因而引入模型降阶技术降低计算复杂度是一个值得研究探讨的课题。  本征广义分解法(PGD,Proper Generalized Decomposition)是一种新兴的基于未知量变量分离形式的模型降阶技术,即通过将未知量近似表示成若干个分离变量函数求和的形式,降低求解问题自由度。本文将基于空间变量分离的PGD算法引入到互连线寄生电容参数的提取中,在实现该算法的基础上,深入探讨了这一算法的适用性,算法的高效实现方式以及可能的优化方向。  提取集成电路的互连系统寄生电容时,需求解的导体外介质区域具有复杂的几何结构和边界条件,而PGD只能应用于正则区域中问题的求解。为使PGD能够处理复杂的几何结构和非齐次边界条件,本文引入特征函数技术,将未知量等效扩展到包含原求解区域的正则区域。另外,PGD的实现基于原始物理方程的变量分离表达式,得到这一表达式常常需要对方程中的系数函数和右端项进行奇异值分解。若奇异值分解得到的模态数过多,将会大大影响PGD的计算效率。本文中针对这一问题提出了基于张量的本征广义分解实现方法,将其与基于奇异值分解的本征广义分解实现方法进行了比较分析,并给出了在不同问题中对两种实现方法进行选择的理论依据。在此基础上,本文将提出的PGD方法应用于互连线寄生电容参数提取,对二维和三维,以及带有浮导体的互连结构进行算例分析,验证了算法的可行性。最后,本文实现了两种不同的PGD变量分离形式的算法并进行了比较分析,从而给出了针对不同结构进行变量分离形式选择的考量因素。
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