基于自動(dòng)建模方法的互連可靠性研究.pdf

1、集成電路中晶體管的特征尺寸不斷縮減，使得互連線中的電流密度逐漸增大，高電流密度促使互連線中的金屬原子發(fā)生遷移，原子遷移的不均衡導(dǎo)致了原子通量散度，形成了互連線中的原子堆積和空洞，進(jìn)而使互連線發(fā)生失效。這種由于金屬原子的不均勻分布導(dǎo)致的互連線失效的現(xiàn)象叫做電遷移，它是集成電路的可靠性設(shè)計(jì)中不可忽視的問(wèn)題。
　　為衡量電遷移的大小，本文在已有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，利用有限元方法計(jì)算由電子風(fēng)力、應(yīng)力梯度驅(qū)動(dòng)力、溫度梯度驅(qū)動(dòng)力導(dǎo)致的原子通量散度。

2、然而有限元方法在計(jì)算超大規(guī)模電路的原子通量散度時(shí)，需要消耗較多的資源和時(shí)間，而且電路版圖更改后，設(shè)計(jì)者需要重新構(gòu)建電路模型并仿真，這使得現(xiàn)有方法無(wú)法為電路的可靠性設(shè)計(jì)提供快速的指導(dǎo)。
　　為了解決現(xiàn)有有限元方法在互連可靠性仿真中耗時(shí)長(zhǎng)的問(wèn)題，本文將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模技術(shù)應(yīng)用到有限元的互連可靠性分析中來(lái)，以便在短時(shí)間內(nèi)得到互連線的電遷移特性。
　　本文提出了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的先進(jìn)的自動(dòng)模型產(chǎn)生（AMG）算法，并首次將該算法用于計(jì)

3、算金屬互連線的原子通量散度。該算法能自動(dòng)產(chǎn)生建模所需的數(shù)據(jù)，判別采樣數(shù)據(jù)的分布，調(diào)整模型結(jié)構(gòu)，以及在系統(tǒng)框架內(nèi)進(jìn)行模型的訓(xùn)練。該算法通過(guò)自適應(yīng)的模型訓(xùn)練過(guò)程進(jìn)一步減少了訓(xùn)練數(shù)據(jù)的數(shù)量，縮短了模型創(chuàng)建的時(shí)間。為驗(yàn)證該算法的高效性，本文以一個(gè)反相器為例，比較了AMG與傳統(tǒng)的手動(dòng)建模方法在互連可靠性分析中的不同。結(jié)果表明，本文提出的AMG算法在保證現(xiàn)有高精度的同時(shí)節(jié)省了51.3％的仿真時(shí)間和計(jì)算資源。針對(duì)仿真結(jié)果，本文詳細(xì)分析了溫度、電流、互