[論文レビュー] Crosstalk Noise Modeling for RC and RLC interconnects in Deep Submicron VLSI Circuits

P. V. Hunagund, A. B. Kalpana|arXiv (Cornell University)|Apr 26, 2010

Low-power high-performance VLSI design参考文献 8被引用数 12

ひとこと要約

本稿では、深亀準ミクロンVLSI回路におけるRCおよびRLCインターコネクトのクロストークノイズモデルを閉形式で提示し、近接ドライバおよび近接レシーバー部におけるノイズ振幅およびパルス幅の正確な予測を可能にする。このモデルは有効な相互インダクタンスの概念を用い、SPICEシミュレーションと比較して平均誤差6.8％を達成し、シールド解析およびノイズ制約付き最適化への有効性を検証している。

ABSTRACT

The crosstalk noise model for noise constrained interconnects optimization is presented for RC interconnects. The proposed model has simple closed-form expressions, which is capable of predicting the noise amplitude and the noise pulse width of an RC interconnect as well as coupling locations (near-driver and near-receiver) on victim net. This paper also presents a crosstalk noise model for both identical and non identical coupled resistance-inductance-capacitance (RLC) interconnects, which is developed based on a decoupling technique exhibiting an average error of 6.8% as compared to SPICE. The crosstalk noise model, together with a proposed concept of effective mutual inductance, is applied to evaluate the effectiveness of the shielding technique.

研究の動機と目的

• 近接ドライバおよび近接レシーバー部におけるノイズ振幅およびパルス幅を予測できる、RCインターコネクト向けの単純で閉形式のクロストークノイズモデルの開発。
• 分解法を用いて、同一および非同一のカップリング線を含むRLCインターコネクトへモデルを拡張する。
• RLCネットワークにおける誘導的クロストーク効果をより正確に表現するため、有効な相互インダクタンスの概念を導入する。
• 提案されたクロストークノイズモデルを用いて、シールド技術の有効性を評価する。
• 正確で計算的に効率的なノイズ予測を可能にすることで、ノイズ制約付きインターコネクト最適化を実現する。

提案手法

• 近接ドライバおよび近接レシーバー部でのカップリングに基づき、RCインターコネクトにおけるクロストークノイズ振幅およびパルス幅の閉形式式を導出する。
• カップリングされたRLCラインを単一モード系に簡略化するための分解法を適用する。
• カップリングされたRLCラインにおける誘導的クロストーク効果を表現するため、有効な相互インダクタンスの概念を導入する。
• さまざまなインターコネクト構成およびパrameterを用いて、SPICEシミュレーションと比較してRLCモデルを検証する。
• 導出されたモデルを用いて、カップリングされたインターコネクト状況におけるシールド効果をシミュレートおよび評価する。
• インターコネクトに等価回路モデル（ラumped-Element RLCモデル）を適用し、伝送線路理論の原則を用いてノイズ式を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RCインターコネクトにおいて、近接ドライバおよび近接レシーバー部でのクロストークノイズ振幅およびパルス幅をどのように正確に予測できるか？
• RQ2 SPICEシミュレーションと比較して、RLCインターコネクト向けの閉形式クロストークノイズモデルの精度はどの程度か？
• RQ3 有効な相互インダクタンスの概念は、カップリングされたRLCインターコネクトにおけるクロストークモデリングをどのように改善するか？
• RQ4 提案されたモデルは、深亀準ミクロンVLSI設計におけるシールド技術の評価をどの程度まで支援できるか？
• RQ5 モデルは同一および非同一のカップリングされたRLCインターコネクトへ一般化可能であり、計算オーバーヘッドを最小限に抑えることができるか？

主な発見

• 提案されたRCクロストークノイズモデルは、近接ドライバおよび近接レシーバー部におけるノイズ振幅およびパルス幅の正確な閉形式式を提供する。
• RLCクロストークノイズモデルは、SPICEシミュレーションと比較して平均誤差6.8％を達成し、高い精度を示している。
• 有効な相互インダクタンスの概念は、カップリングされたRLCラインにおける誘導的クロストーク効果を効果的に捉えており、モデルの忠実性を向上させている。
• モデルはシールド効果の評価を成功裏に実施でき、クロストーク制約下での設計最適化を可能にしている。
• 閉形式の性質のおかげで、ノイズ制約付きインターコネクト最適化のための自動設計フローへの効率的統合が可能である。
• モデルは同一および非同一のカップリングされたRLCインターコネクトへ適用可能であり、実用的利便性を高めている。