互连线单粒子串扰效应的建模与分析

本书主要介绍空间辐射环境下互连线的串扰效应，内容涵盖了互连线的基础理论、寄生参数提取、等效模型建立、串扰机理分析、串扰效应对单粒子效应的影响、基于导纳规则的单粒子串扰建模分析、单粒子串扰的分布参数建模分析、碳纳米材料互连线的单粒子串扰效应等，给出了单粒子瞬态的等效电路及高阶互连系统的简化方法和思路。此外，对两线和多线互连系统的单粒子串扰的解析模型、温度对单粒子串扰的影响、串扰效应对电路可靠性的量化等进行了分析和讨论，给出了数字电路在单粒子翻转和单粒子瞬态下的软错误率评估方法。
本书可作为微纳电子学、空间电子、电路与系统、半导体物理和电子器件、电路仿真、互连串扰效应建模和应用等领域科研人员和研究生的参考书，也可作为其他相关人员的参考书。

第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 互连技术 3
1.2.1 铝互连技术 3
1.2.2 铜互连技术 4
1.2.3 碳纳米材料互连技术 5
1.3 单粒子瞬态效应 11
1.3.1 辐射环境 11
1.3.2 SET的产生与仿真 12
1.3.3 SET的传播与捕获 14
1.3.4 SET的加固 15
1.4 互连线的时延、建模及串扰效应 17
1.4.1 互连线的时延估算 17
1.4.2 互连线的建模分析 18
1.4.3 工艺波动的影响 19
1.4.4 串扰效应 20
1.5 本章小结 22
参考文献 22
第2章 互连线串扰的基本理论及模型 29
2.1 互连线的基本理论 29
2.1.1 互连线的电场和磁场 29
2.1.2 互连线的分类 30
2.1.3 互连线的特性阻抗 31
2.1.4 导体损耗和介质损耗 33
2.1.5 互连线的参数 34
2.2 互连线电参数提取 35
2.2.1 互连电阻 35
2.2.2 互连电容 36
2.2.3 互连电感 38
2.3 串扰机理 41
2.3.1 容性串扰 42
2.3.2 感性串扰 43
2.3.3 串扰感应的噪声 43
2.4 互连线串扰的等效模型 45
2.4.1 互连线的等效电路 45
2.4.2 串扰的集总参数模型 47
2.4.3 串扰的分布参数模型 50
2.4.4 单粒子串扰的等效电路 55
2.5 互连线串扰的影响因素 56
2.6 本章小结 57
参考文献 57
第3章 串扰效应对单粒子效应的影响 59
3.1 串扰效应对单粒子翻转的影响 59
3.1.1 概率转移矩阵的基本理论 59
3.1.2 可靠性评估方法及串扰的量化 61
3.1.3 可靠性估计及分析 61
3.1.4 串扰效应对电路可靠性的影响 64
3.2 串扰效应对单粒子瞬态的影响 67
3.2.1 SET电压的多状态系统 67
3.2.2 通用产生函数 68
3.2.3 可靠性评估算法 69
3.2.4 串扰效应和遮掩对可靠性的影响 70
3.2.5 可靠性评估及分析 71
3.3 密勒效应和串扰效应对单粒子瞬态的影响 73
3.3.1 不同布线结构的串扰效应 73
3.3.2 密勒效应和串扰效应对SET影响的定性分析 78
3.3.3 判别SET的新标准 80
3.3.4 密勒效应和串扰效应对SET时延的影响 81
3.4 本章小结 83
参考文献 83
第4章 基于导纳的单粒子串扰建模分析 86
4.1 导纳的基本理论 86
4.2 两线间单粒子串扰模型 88
4.2.1 SET的等效电路 88
4.2.2 模型的建立 89
4.2.3 模型验证及分析 93
4.3 多线间串扰效应建模分析 98
4.3.1 多线串扰的等效电路 98
4.3.2 三线串扰的估算 101
4.3.3 多线串扰的预测 103
4.3.4 验证与分析 105
4.4 本章小结 108
参考文献 108
第5章 串扰效应下的单粒子瞬态传播特性及分布式模型 111
5.1 SET的传播特性分析与建模 111
5.1.1 SET的产生特性 112
5.1.2 SET的不确定性量化 129
5.1.3 逻辑遮掩效应 133
5.1.4 电气遮掩效应 134
5.1.5 窗口锁存遮掩效应 136
5.2 SEC的分布参数等效模型 138
5.3 基于线元解耦法的SEC估计模型 139
5.4 基于矩阵运算的SEC估计模型 142
5.5 串扰模型的验证分析 145
5.5.1 模型的验证 145
5.5.2 技术节点对SEC的影响 146
5.6 本章小结 148
参考文献 148
第6章 碳纳米材料互连线的单粒子串扰效应 153
6.1 碳纳米管互连线的等效RLC模型 153
6.2 SEC的RLC电路 156
6.2.1 SET的模拟 156
6.2.2 两线间SEC等效电路 157
6.2.3 三线间SEC等效电路 158
6.3 两线间的SEC分析 159
6.3.1 脉冲宽度和峰值电压 159
6.3.2 潜在关联性分析 162
6.4 温度对三线间SEC的影响 163
6.4.1 温度对平均自由程的影响 163
6.4.2 时延和频率分析 164
6.4.3 铜互连线和SWCNT的SEC 166
6.4.4 CNT参数对SEC的影响 167
6.4.5 温度和技术节点对SEC的影响 169
6.5 本章小结 170
参考文献 171
第7章 工艺波动下的单粒子串扰效应 174
7.1 互连线工艺波动的来源及影响 174
7.1.1 工艺波动的来源 174
7.1.2 工艺波动的影响 175
7.1.3 工艺波动的量化方法 176
7.2 工艺波动对互连线电学特性的影响 177
7.2.1 互连线的寄生电阻 178
7.2.2 互连线的寄生电感 179
7.2.3 互连线的寄生电容 180
7.2.4 互连线的耦合电容 181
7.2.5 互连线的耦合电感 181
7.2.6 串扰效应 182
7.3 工艺波动下工艺角的确定方法 184
7.3.1 极差分析法 184
7.3.2 SEC极限工艺角的分析 185
7.3.3 SEC正交试验设计及极差分析 186
7.3.4 方差分析及SEC极限工艺角 188
7.4 单粒子串扰的极限工艺角分析 194
7.4.1 电流幅值的影响 195
7.4.2 技术节点的影响 197
7.4.3 互连线长度的影响 199
7.4.4 环境温度的影响 206
7.4.5 相关性分析 215
7.4.6 统计分析 216
7.5 本章小结 218
参考文献 219