Modèles électriques pour la conception des circuits intégrés silicium PDF Download

Author: Jacques Gautier
Publisher:
ISBN: 9782746209541
Category :
Languages : fr
Pages : 352

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Author: Fengyuan Sun
Publisher: Editions Publibook
ISBN: 2753903298
Category :
Languages : en
Pages : 178

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The proposal of doubling the number of transistors on an IC chip (with minimum costs and subtle innovations) every 24 months by Gordon Moore in 1965 (the so-called called Moore's law) has been the most powerful driver for the emphasis of the microelectronics industry in the past 50 years. This law enhances lithography scaling and integration, in 2D, of all functions on a single chip, increasingly through system-on-chip (SOC). On the other hand, the integration of all these functions can be achieved through 3D integrations . Generally speaking, 3D integration consists of 3D IC packaging, 3D IC integration, and 3D Si integration. They are different and mostly the TSV (through-silicon via) separates 3D IC packaging from 3D IC/Si integrations since the latter two uses TSVs, but 3D IC packaging does not. TSV (with a new concept that every chip or interposer could have two surfaces with circuits) is the heart of 3D IC/Si integrations. Continued technology scaling together with the integration of disparate technologies in a single chip means that device performance continues to outstrip interconnect and packaging capabilities, and hence there exist many difficult engineering challenges, most notably in power management, noise isolation, and intra and inter-chip communication. 3D Si integration is the right way to go and compete with Moore's law (more than Moore versus more Moore). However, it is still a long way to go. In this book, Fengyuan SUN proposes new substrate network extraction techniques. Using this latter, the substrate coupling and loss in IC's can be analyzed. He implements some Green/TLM (Transmission Line Matrix) algorithms in MATLAB. It permits to extract impedances between any number of embedded contacts or/and TSVS. He does investigate models of high aspect ratio TSV, on both analytical and numerical methods electromagnetic simulations. This model enables to extract substrate and TSV impedance, S parameters and parasitic elements, considering the variable resistivity of the substrate. It is full compatible with SPICE-like solvers and should allow an investigation in depth of TSV impact on circuit performance.

Author: Elie Eid
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

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Afin d'améliorer les performances électriques dans les circuits intégrés en 3D, une large modélisation électromagnétique et une caractérisation haute fréquence sont requises. Cela a pour but de quantifier et prédire les phénomènes de couplage par le substrat qui peuvent survenir dans ces circuits intégrés. Ces couplages sont principalement dus aux nombreuses interconnexions verticales par unité de volume qui traversent le silicium et que l'on nomme « Through Silicon Vias » (TSV).L'objectif de cette thèse est de proposer des règles d'optimisation des performances, à savoir la minimisation des effets de couplage par les substrats en RF. Pour cela, différentes configurations de structures de test utilisées pour analyser le couplage sont caractérisées.Les caractérisations sont effectuées sur un très large spectre de fréquence. Les paramètres d'analyse sont les épaisseurs du substrat, les architectures des vias traversant (diamètres, densités, types de barrières), ainsi que la nature des matériaux utilisés. Des modèles électriques permettant de prédire les phénomènes de couplage sont extraits. Différents outils pour l'analyse de ces effets, sont développés dans notre laboratoire. Parallèlement un important travail de modélisation 3D est mené de façon à confronter mesure et simulation et valider nos résultats. Des stratégies d'optimisation pour réduire ces phénomènes dans les circuits 3D ont été proposées, ce qui a permis de fournir de riches informations aux designers.

Author: Claude DEMARIGNY
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 218

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Author: Jean-Baptiste Duluc
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 195

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LA DENSITE D'INTEGRATION CROISSANTE ET LE PERFECTIONNEMENT DES LOGICIELS DE CONCEPTION ASSISTEE PAR ORDINATEUR PERMETTENT DE REALISER DES CIRCUITS DE PLUS EN PLUS COMPLEXES. POUR OBTENIR DES CIRCUITS FIABLES ET CONFORMES A DES SPECIFICATIONS, ON DISTINGUE EN MICROELECTRONIQUE DEUX ETAPES ESSENTIELLES : LA FABRICATION ET LA CONCEPTION. CES DEUX ETAPES SONT DE PLUS EN PLUS ASSUJETTIES A DES OBJECTIFS DE RENDEMENT, DE RAPIDITE DE MISE EN UVRE, DE QUALITE, DE FIABILITE ET DE COUT D'EXECUTION. LE PREMIER AXE DE RECHERCHE EST ORIENTE VERS LA MAITRISE ET LA DIMINUTION DES FLUCTUATIONS TECHNOLOGIQUES. DANS CE CADRE, NOUS PROPOSONS UNE METHODOLOGIE ORIGINALE PERMETTANT DE METTRE EN EVIDENCE LES ETAPES CRITIQUES DE FABRICATION. CETTE METHODOLOGIE SE DECOMPOSE EN TROIS TEMPS. DANS UN PREMIER TEMPS, LES PARAMETRES ELECTRIQUES SONT RELIES AUX DONNEES TECHNOLOGIQUES GRACE A UNE ETUDE THEORIQUE, ENSUITE UNE ETUDE DES CORRELATIONS ENTRE LES PARAMETRES ELECTRIQUES EST MENEE. ENFIN, LE RECOUPEMENT DES INFORMATIONS ISSUES DES DEUX POINTS PRECEDENTS PERMET D'ISOLER L'ETAPE CRITIQUE QUI ENGENDRE LE PLUS DE FLUCTUATIONS. NOUS PROPOSONS UN LOGICIEL METTANT EN PRATIQUE CETTE METHODOLOGIE. LE DEUXIEME AXE DE RECHERCHE EST ORIENTE VERS L'ESTIMATION DES FLUCTUATIONS DES PERFORMANCES DES CIRCUITS. NOUS PROPOSONS UNE ETUDE EXPERIMENTALE DE METHODES STATISTIQUES PERMETTANT DE CONSTRUIRE UNE BASE DE DONNEES REDUITE, REPRESENTATIVE DE LA DISTRIBUTION DES PARAMETRES ELECTRIQUES. NOUS AVONS ETABLI DES CRITERES D'EVALUATION PERMETTANT D'ISOLER LA MEILLEURE BASE DE DONNEES REDUITE QUI FOURNIT LE PIRE CAS, LE MEILLEUR CAS ET LA DISTRIBUTION DES PERFORMANCES. L'ORIGINALITE DE CETTE ETUDE RESIDE DANS SON APPROCHE EXPERIMENTALE APPLIQUEE A LA CONCEPTION DES CIRCUITS ELECTRIQUES DANS TOUTE SON ETENDUE. POUR MENER A BIEN CETTE ETUDE NOUS AVONS DEFINI DES CIRCUITS DANS LES DOMAINES ANALOGIQUES, NUMERIQUES ET MIXTES ET REALISE CHAQUE CIRCUIT ELECTRIQUE SELON DEUX ARCHITECTURES DIFFERENTES.

Author: François Anceau
Publisher:
ISBN: 9782100500369
Category :
Languages : fr
Pages : 315

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La maîtrise de la conception des circuits intégrés VLSI (Very Large Scale Integration) est nécessaire au développement d'une industrie électronique performante. Cet ouvrage présente les techniques de conception des circuits intégrés CMOS complexes, du composant jusqu'à l'aspect système. Il aborde par conséquent les grands principes de la micro-électronique. Les auteurs présentent les méthodes et les techniques sous-jacentes au travail de conception de circuits " full custom ". Les approches modernes de conception par " compilation de silicium " sont également abordées. Un exemple complet de conception à partir d'une description comportementale est traité. Destiné aux élèves ingénieurs et aux étudiants en Master d'électronique et d'informatique, ce cours est complété par de nombreux exercices de conception avec corrigés. Cet ouvrage intéressera également les chercheurs et les ingénieurs.

Author: M. H. Hamza
Publisher: Anaheim [Calif.] ; Calgary : Acta Press
ISBN:
Category : Computers
Languages : en
Pages : 554

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Author: LOIC.. ROLLAND
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 131

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L'OBJET DE CETTE THESE EST DE DEVELOPPER UN SYSTEME EXPERT QUI INTERPRETE LES RESULTATS DU TEST PARAMETRIQUE SUR PLAQUETTE, EN FIN DE FABRICATION DE CIRCUITS INTEGRES SILICIUM. CETTE NOUVELLE APPROCHE DOIT PERMETTRE, SUR LE SITE DE RENNES DE SGS-THOMSON MICROELECTRONICS, D'AVOIR UN RETOUR D'INFORMATION PLUS RAPIDE SUR LA LIGNE DE PRODUCTION AFIN D'AUGMENTER LA MAITRISE DU PROCEDE DE FABRICATION. APRES UNE DESCRIPTION DE LA FILIERE TECHNOLOGIQUE BIPOLAIRE HAUTE TENSION ETUDIEE, ET DU TRANSISTOR BIPOLAIRE NPN SUR LEQUEL EST BASE LE DEVELOPPEMENT DU SYSTEME EXPERT, LES PROPRIETES DES COUCHES ELECTRIQUES ET LES MODELES DES PARAMETRES DE CE TRANSISTOR SONT PRESENTES. CECI PERMET DE RELIER LES GRANDEURS ELECTRIQUES AUX GRANDEURS PHYSIQUES DUES A LA TECHNOLOGIE DE FABRICATION. LA METHODOLOGIE DE TEST EMPLOYEE POUR EXTRAIRE CES PARAMETRES ELECTRIQUES DU TRANSISTOR BIPOLAIRE ET L'ANALYSE STATISTIQUE DES RESULTATS PERMETTENT DE DEGAGER LES CORRELATIONS LIANT LES PARAMETRES ENTRE EUX. CES CORRELATIONS SONT CONFRONTEES AUX MODELES THEORIQUES POUR CONFIRMER L'INTERET DES MODELES CHOISIS ET PERMETTRE DE DEGAGER LES INFLUENCES DES PARAMETRES TECHNOLOGIQUES PREDOMINANTS. LA SUITE EST CONSACREE A LA STRUCTURE ET AU MODE DE FONCTIONNEMENT DU SYSTEME EXPERT QUE NOUS AVONS DEVELOPPE. L'ECRITURE DES REGLES DE CONNAISSANCE ETANT LA PARTIE VITALE DU SYSTEME, LA DERNIERE PARTIE TRAITE LES DIFFERENTES METHODOLOGIES DE CONSTRUCTION DE CES REGLES: ANALYSE DES CORRELATIONS, DES MODES DE DEFAILLANCE EN FABRICATION, DES PERTURBATIONS VOLONTAIRES DU PROCEDE DE FABRICATION ET DU TEST D'UN TRANSISTOR PNP LATERAL. CETTE ETUDE A PERMIS DE DEMONTRER QUE LA METHODE DE TRAITEMENT ENVISAGEE EST BIEN ADAPTEE A UN USAGE EN PRODUCTION. DE PLUS, ELLE PERMET DE CONSERVER LA CONNAISSANCE ET ELLE PEUT S'ETENDRE FACILEMENT A D'AUTRES TECHNOLOGIES DE FABRICATION

Author: Olivier Bonnaud
Publisher: Ellipses Marketing
ISBN: 9782729838669
Category :
Languages : fr
Pages : 150

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L'ouvrage : niveau C (Master, Ecoles d'ingénieurs). Cours de base à Supélec, l'ouvrage traite de la technologie des composants à semiconducteur pour expliquer les étapes et les principes de fabrication de ces briques des microsystèmes électroniques. Il comporte : une présentation des différentes étapes technologiques de fabrication en insistant sur les points spécifiques et les modélisations utilisées, une description des séquences d'étapes pour la fabrication des principaux composants élémentaires (diodes, différents transistors...), un aperçu sur l'évolution des plus récentes technologies (incluant l'électronique grande surface) ainsi que des perspectives pour les années 2010-2020. L'approche proposée se démarque des ouvrages classiques, en débutant par une sensibilisation aux phénomènes physiques avant d'en établir éventuellement leur formalisme et en faisant régulièrement référence aux applications (composants, circuits, dispositifs, systèmes).

Author: Khadim Dieng
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Languages : fr
Pages : 0

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La diminution de la longueur de grille des transistors a été le moteur essentiel de l'évolution des circuits intégrés microélectroniques ces dernières décennies. Toutefois, cette évolution des circuits microélectroniques a entrainé une densification des lignes d'interconnexion, donc la génération de fortes pertes, des ralentissements et de la diaphonie sur les signaux transmis, ainsi qu'une augmentation de l'impédance parasite des interconnexions. Cette dernière est néfaste pour l'intégrité de l'alimentation des composants actifs présents dans le circuit. Son augmentation multiplie le risque d'apparition d'erreurs numériques conduisant au dysfonctionnement d'un système. Il est donc nécessaire de réduire l'impédance sur le réseau d'alimentation des circuits intégrés. Pour ce faire, les condensateurs de découplage sont utilisés et placés hiérarchiquement à différents étages des circuits et dans leur intégralité (PCB, package, interposeur, puce).Ces travaux de doctorat s'inscrivent dans le cadre des développements récents des nouvelles solutions d'intégration 3D en microélectronique et ils portent sur l'étude de nouvelles architectures de capacités 3D, très intégrées et à fortes valeurs (>1 nF), élaborées en profondeur dans l'interposeur silicium. Ces composants, inspirés des architectures de via traversant le silicium (TSV, Through Silicon Via), sont nommées Through Silicon Capacitors (TSC). Ils constituent un élément clef pour l'amélioration des performances des alimentations des circuits intégrés car elles pourront réduire efficacement la consommation des circuits grâce à cette intégration directe de composants passifs dans l'interposeur silicium qui sert d'étage d'accueil des puces. Ces composants tridimensionnels permettent en effet d'atteindre de grandes densités de capacité de 35 nF/mm2. Les enjeux sont stratégiques pour des applications embarquées et à haut débit et plus généralement dans un environnement économique et sociétal conscient de nos limites énergétiques. De plus ces condensateurs de découplage doivent fonctionner à des fréquences atteignant 2 GHz, voire 4 GHz, qui tendent à maximiser les effets parasites préjudiciables aux performances énergétiques des alimentations. Ceci est rendu possible par l'optimisation de leur intégration et l'utilisation de couches de cuivre avec, une bonne conductivité supérieure à 45 MS/m, comme électrodes.Les technologies d'élaboration des condensateurs TSC ont été développées au sein du CEA-LETI et de STMicroelectronics. Leur comportement électrique restait jusqu'alors mal connu et leurs performances difficiles à quantifier. Les études menées dans cette thèse consistaient à modéliser ces nouveaux composants en prenant en compte les paramètres matériaux et géométriques afin de connaitre les effets parasites. Les modèles électriques établis ont été confrontés à des caractérisations électriques effectuées sur une large bande de fréquence (du DC à 40 GHz). Ainsi ce travail a permis d'optimiser une architecture de capacité et leur intégration dans un réseau d'alimentation d'un circuit intégré 3D a pu montrer leur efficacité pour des opérations de découplage.