عنوان پایان‌نامه
تحلیل و ارائه روش های بهینه سازی نا یقینی تأخیر و توان اینتر کانکت ها در نانوسیسستم ها
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-الکترونیک-مدار وسیستم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2295;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59285
- تاریخ دفاع
- ۲۰ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- امیررضا باغبان بهروزیان
- استاد راهنما
- ناصر معصومی
- چکیده
- افزایش سرعت کلیدزنی و کاهش تأخیر گیت‌ها در مدارهای دیجیتالِ بسیار چگالِ امروزی سبب شده، اثرات اتصالات‌میانی در یکپارچگی سیگنال و عملکرد مدارها و سیستم‌ها مؤثر‌تر شود. بنابراین ضروری است تا تحلیل دقیقی از نحوه عبور سیگنال از این سیم‌ها انجام پذیرد. علاوه بر این، یکی از عمده چالش‌های ابزارهای شبیه‌سازی این اتصالات ارائه پاسخ خط با دقت بالا و حجم محاسبات کم است. در راستای تحقق این مهم، این پایان نامه به بررسی دقیق پاسخ اتصالات میانی می پردازد. اولین قدم در این راه تعیین یک مدل دقیق برای این اتصالات است. تنها با آگاهی از چگونگی استخراج مدل‌ها از معادلات بنیادی ماکسول است که شخص می‌تواند به محدوده‌ی عملکردی مدل خود آگاه گردد. پس از یافتن مدل مناسب، معادلات ولتاژ روی خط را استخراج می کنیم. در ادامه روشی برای حل این معادلات ارائه می دهیم. این روش با استفاده از سری فوریه برای خطوط متناهی و انتگرال فوریه برای خطوط نیمه متناهی پاسخ تحلیلی برای ولتاژ نقاط مختلف خط ارائه می‌دهد. ساختارهای مختلف مدل گسترده خط را در نظر می گیریم و سعی می کنیم با استفاده از این روش و قضایای دیگر، حل تحلیلی برای این معادلات ارائه دهیم. برای تمامی ساختارها، ولتاژ اولیه خط را لحاظ می‌کنیم . برای هر یک از مدل‌های RC، LC و RLC ابتدا پاسخ پله را برای ساختاری که انتهای آن باز است و مستقیما توسط منبع ولتاژ پله ای راه اندازی می شود محاسبه می کنیم. سپس این نتایج را تعمیم داده و پاسخ را برای خطوط نیمه-متناهی به‌دست می‌آوریم. در ادامه با بهره گیری از این روش و چند قضیه بنیادی ریاضی، پاسخ تحلیلی و دقیق خط را برای ورودی دلخواه بدست می‌آوریم. در نهایت با استفاده از روابط بدست آمده پاسخ دقیق چند خط تزویج شده را بدست آوریم. نتایج شبیه سازی با نرم افزار HSPICE و مقایسه نتایج با پاسخ تحلیلی ارائه شده نشان می دهد که در تکنولوژی های 90، 65 و 45 نانو متر بیشترین خطا بین این دو روش 3 درصداست.
- Abstract
- Based on Fourier series and Fourier integrals, a new and systematic approach, called the AMN method, is proposed to derive exact analytical expressions for arbitrary input response of distributed RC, LC, and RLC models of interconnects. These solutions are obtained for time-domain responses of any arbitrary point on a finite interconnect line, considering initial voltage thorough the line. This method is appropriate for both on-chip and printed circuit board (PCB) wires without any limitations in their length or characteristic parameters. The developed solutions are expressed as infinite summation of sinusoidal terms. An accuracy of over 99.5% is observed for the expressions compared to the HSPICE simulations for at most a number of several ten sinusoidal terms of Fourier series. It is shown that ignoring the initial voltage through the line leads to considerable error as high as 33% at the far end voltage in global interconnects for 65nm technology node. The AMN method is extended to semi-infinite distributed RC and RLC interconnects for which exact closed-form expressions are achieved. Moreover, from these results a new model for transient response of a line considering the driver output resistance and capacitance is presented. Good accuracy is observed between the model and HSPICE simulations for various distributed interconnects and drivers. Furthermore, the developed solutions are also extended to the signal transient and crosstalk noise of inductive-effect-prominent multicoupled lines. Additionally, arbitrary switching pattern of identical and nonidentical lines are investigated employing the new method and evaluated by the HSPICE simulations.
