[논문 리뷰] Crosstalk Noise Modeling for RC and RLC interconnects in Deep Submicron VLSI Circuits

P. V. Hunagund, A. B. Kalpana|arXiv (Cornell University)|2010. 04. 26.

Low-power high-performance VLSI design참고 문헌 8인용 수 12

한 줄 요약

이 논문은 심층 미크론 VLSI 회로의 RC 및 RLC 인터컨넥트를 위한 폐쇄형 다중선 간 간섭 노이즈 모델을 제안하며, 근접 드라이버 및 근접 수신기 위치에서 노이즈 진폭과 펄스 폭을 정확하게 예측할 수 있도록 한다. 이 모델은 효과적 상호 인덕턴스 개념을 사용하여 SPICE 시뮬레이션과 비교해 평균 오차가 6.8%에 불과하며, 차폐 분석과 노이즈 제약 최적화에 효과적임을 입증한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 근접 드라이버 및 근접 수신기 위치에서 노이즈 진폭과 펄스 폭을 정확히 예측할 수 있는 단순한 폐쇄형 다중선 간 간섭 노이즈 모델을 RC 인터컨넥트를 위해 개발하는 것.
• 분리 기법을 사용하여 동일 및 비동일한 결합된 선을 포함한 RLC 인터컨넥트로 모델을 확장하는 것.
• 결합된 RLC 네트워크에서 유도성 다중선 간 간섭 효과를 향상시키기 위해 효과적 상호 인덕턴스 개념을 도입하는 것.
• 제안된 다중선 간 간섭 노이즈 모델을 사용해 차폐 기법의 효과를 평가하는 것.
• 정확하고 계산 효율성이 높은 노이즈 예측을 통해 노이즈 제약 최적화를 위한 통합 회로 최적화를 가능하게 하는 것.

제안 방법

• 근접 드라이버 및 근접 수신기 단에서의 결합을 기반으로 하여 RC 인터컨넥트의 다중선 간 간섭 노이즈 진폭과 펄스 폭에 대한 폐쇄형 표현식을 유도한다.
• 결합된 RLC 선을 단순화된 분석을 위해 등가 단일 모드 시스템으로 변환하기 위해 분리 기법을 적용한다.
• 결합된 RLC 선에서의 유도성 다중선 간 간섭 효과를 나타내기 위해 효과적 상호 인덕턴스 개념을 도입한다.
• 다양한 인터컨넥트 구성 및 파rameter를 사용하여 SPICE 시뮬레이션과의 비교를 통해 RLC 모델을 검증한다.
• 유도된 모델을 사용해 결합된 인터컨넥트 시나리오에서의 차폐 효과를 시뮬레이션하고 평가한다.
• 인터컨넥트를 위한 램프형 요소 RLC 모델을 사용하고, 전송선 이론 원리를 적용하여 노이즈 표현식을 유도한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 RC 인터컨넥트에서 근접 드라이버 및 근접 수신기 위치에서 다중선 간 간섭 노이즈 진폭과 펄스 폭을 어떻게 정확하게 예측할 수 있는가?
• RQ2 SPICE 시뮬레이션과 비교했을 때 RLC 인터컨넥트에 대한 폐쇄형 다중선 간 간섭 노이즈 모델의 정확도는 어떠한가?
• RQ3 효과적 상호 인덕턴스 개념은 결합된 RLC 인터컨넥트에서 다중선 간 간섭 모델링을 어떻게 향상시키는가?
• RQ4 제안된 모델은 심층 미크론 VLSI 설계에서 차폐 기법 평가에 어느 정도 기여할 수 있는가?
• RQ5 모델은 계산 오버헤드를 최소화하면서 동일 및 비동일한 결합된 RLC 인터컨넥트에 일반화될 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 RC 다중선 간 간섭 노이즈 모델은 근접 드라이버 및 근접 수신기 위치에서 노이즈 진폭과 펄스 폭에 대해 정확한 폐쇄형 표현식을 제공한다.
• RLC 다중선 간 간섭 노이즈 모델은 SPICE 시뮬레이션과 비교해 평균 오차가 6.8%에 불과하여 높은 정확도를 입증한다.
• 효과적 상호 인덕턴스 개념은 결합된 RLC 선에서의 유도성 다중선 간 간섭 효과를 효과적으로 포괄하여 모델의 정밀도를 향상시킨다.
• 모델은 차폐 효과를 성공적으로 평가하여 다중선 간 간섭 제약 조건 하에서의 설계 최적화를 가능하게 한다.
• 모델의 폐쇄형 성격 덕분에 노이즈 제약 최적화를 위한 자동 설계 프로세스에 효율적으로 통합될 수 있다.
• 모델은 동일 및 비동일한 결합된 RLC 인터컨넥트 모두에 적용 가능하여 실용적 활용도를 높인다.