14、基于有限元法的超大规模集成电路电迁移分析

最新推荐文章于 2025-10-25 12:58:33 发布

cherry

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分类专栏： VLSI-SoC：物联网之外的新机遇与挑战文章标签：电迁移分析有限元法超大规模集成电路

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基于有限元法的超大规模集成电路电迁移分析

1 引言

集成电路（IC）设计中，互连内过高的电流密度会引发电迁移（EM），这已成为IC设计师的主要关注点。随着特征尺寸的减小，这一问题在现代IC中愈发严重，不仅模拟设计受影响，数字设计也未能幸免。

电迁移是电子与金属离子之间动量传递驱动的迁移过程，会导致空洞和小丘的形成，从而损坏电路。模拟电迁移有助于发现布局中过高的电流密度，因此电流密度验证成为超大规模集成电路物理设计中的重要步骤。有限元法（FEM）是最常用的分析方法，但在处理复杂数字电路时面临诸多挑战。

2 电迁移分析的必要性

半导体结构尺寸的减小主要是为了提高电路性能、在更高频率下提高效率以及减小占地面积。随着时间的推移，线宽和导线横截面积不断减小，以满足半导体的布线要求。

年份	2016	2018	2020	2022	2024	2026
栅极长度 (nm)	15.34	12.78	10.65	8.88	7.4	6.16
片上局部时钟频率 (GHz)	4.555

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Nature Communications | 柔性半导体器件的大规模集成（柔性半导体器件/柔性电子）

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1593

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