004 连线模型

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了004 连线模型相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

走线对电路的影响

  • 增加传播延迟
  • 影响功耗
  • 引起噪声和干扰(可靠性)
  • 影响芯片密度

走线引起的寄生效应

  • 电容
  • 电阻(压降)
  • 电感(诱导尖峰)

电容

平行板模型

  • W > > t d i W>>t_di W>>tdi
  • 随着单元尺寸减小,布线密度增大, H / W > 1 H/W>1 H/W>1

边缘电容

降低连线电容

  • ε d i \\varepsilon_di εdi(低k,绝缘)材料:如尼龙、空气,热稳定和机械压力,和互联兼容
  • 铜互联可以使导线更薄并且不增加电阻
  • SOI(Silicon on insulator,绝缘硅)可以降低结电容

电阻

趋肤效应

  • 高 频 时 , 电 流 趋 向 于 在 导 体 表 面 流 动 高频时,电流趋向于在导体表面流动
  • 趋 肤 深 度 δ : 电 流 减 小 为 平 时 的 e − 1 = 0.368 时 的 深 度 趋肤深度\\delta:电流减小为平时的e^-1=0.368时的深度 δe1=0.368
  • 有 效 面 积 减 小 → 电 阻 增 加 有效面积减小\\rarr电阻增加

电导

  • 电 感 在 多 G H z 波 段 扮 演 重 要 角 色 电感在多GHz波段扮演重要角色 GHz
  • 电 容 越 大 , 电 感 越 小 电容越大,电感越小
  • 依 赖 于 电 导 厚 度 依赖于电导厚度

Elmore延迟

Elmore延迟是对树型RC网络延迟的一种简单估计

t p d = ∑ i = 1 R i s C i t_pd=\\displaystyle\\sum_i=1R_isC_i tpd=i=1RisCi

  • R i s : 共 享 路 径 上 的 有 效 电 阻 R_is:共享路径上的有效电阻 Ris
  • C i : 结 点 电 容 C_i:结点电容 Ci

例子1

t p d = ( 3 + 3 m ) R C t_pd=(3+3m)RC tpd=(3+3m)RC

例子2

t p d = ( 3 w + 3 m ) C ( R / w ) = ( 3 + 3 m / w ) R C t_pd=(3w+3m)C(R/w)=(3+3m/w)RC tpd=(3w+3m)C(R/w)=(3+3m/w)RC

扇 出 : b = m / w 扇出:b=m/w b=m/w

t p d = ( 3 + 3 b ) R C t_pd=(3+3b)RC tpd=(3+3b)RC

归 一 化 延 迟 : d = t p d τ = b + 1 , τ = 3 R C 归一化延迟:d=t_pd\\over \\tau=b+1,\\tau=3RC d=τtpd=b+1,τ=3RC

例子3

三输入NAND门的延迟分析

(a):下降时间

  • n 1 : ( 3 C ) ( R / 3 ) n_1:(3C)(R/3) n1(3C)(R/3)
  • n 2 : ( 3 C ) ( R / 3 + R / 3 ) n_2:(3C)(R/3+R/3) n2(3C)(R/3+R/3)
  • Y : ( ( 9 + 5 h ) C ) ( R / 3 + R / 3 + R / 3 ) Y:((9+5h)C)(R/3+R/3+R/3) Y((9+5h)C)(R/3+R/3+R/3)
  • t p d f = ( 12 + 5 h ) R C t_pdf=(12+5h)RC tpdf=(12+5h)RC

(b):上升时间

  • n 1 : ( 3 C ) R , ( R / 3 + R / 3 ) 不 在 共 享 路 径 上 n_1:(3C)R,(R/3+R/3)不在共享路径上 n1(3C)R(R/3+R/3)
  • n 2 : ( 3 C ) R , R / 3 不 在 共 享 路 径 上 n_2:(3C)R,R/3不在共享路径上 n2(3C)RR/3
  • Y : ( ( 9 + 5 h ) C ) ( R / 3 + R / 3 + R / 3 ) Y:((9+5h)C)(R/3+R/3+R/3) Y((9+5h)C)(R/3+R/3+R/3)
  • t p d r = ( 15 + 5 h ) R C t_pdr=(15+5h)RC tpdr=(15+5h)RC

连线上的分布RC

传输线

注意事项

  • 上升/下降时间可以和渡越时间相比时,电感占主导
  • 当信号在连线上以波传播时,必须考虑传输线效应
  • 高频电路时必须考虑RLC(损耗)模型

未来挑战/方案

  • 铜的引入后没有太多更进一步的改善方案(超导,碳纳米管,波导,光,无线)
  • 设计改善
  • 芯片网络

以上是关于004 连线模型的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

004-OSI参考模型和分层思想

第三次读书笔记-plecs仿真

计算机网络学习-004

Altium Designer中都有哪些小技巧

微带线等效电感电容效果

关于源级串联电感提高稳定性的理由