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Erhöhung der Elektromigrationsrobustheit in der Verdrahtung digitaler Schaltungen / Titelei/Inhaltsverzeichnis
Erhöhung der Elektromigrationsrobustheit in der Verdrahtung digitaler Schaltungen / Titelei/Inhaltsverzeichnis
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I–XIV
Titelei/Inhaltsverzeichnis
I–XIV
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1–7
1 Einleitung und Motivation
1–7
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1.1 Trend zur Verkleinerung der IC-Strukturen
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1.2 EM-Bedrohung für die Zuverlässigkeit der Leiterbahnen
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1.3 Kompensation der EM in den Leiterbahnen
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8–38
2 EM-Berücksichtigung im Layoutentwurf
8–38
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2.1 Beschreibung der EM
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2.1.1 Kräfte am Atom
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2.1.2 Migration entlang von Pfaden
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2.1.3 Beschreibung des Teilchenflusses
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2.1.4 Bezug zur Diffusionsgleichung
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2.1.5 Entstehung von EM-induziertem Stress
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2.1.6 Weitere Abhängigkeiten und Einflussfaktoren der EM
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2.1.7 Bedeutung des Herstellungsverfahrens
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2.2 Auftreten von EM in Signalnetzen
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2.2.1 Modell der Selbstheilung
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2.2.2 Frequenzabhängigkeit
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2.2.3 Lage der Fehlstellen
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2.3 EM-Modelle für Verdrahtungsstrukturen
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2.3.1 Unterschiede zwischen den Modellen
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2.3.2 Abschätzung der mittleren Lebensdauer
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2.3.3 EM-Kompensation beim Blech-Effekt
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2.3.4 Berechnung der Stressentwicklung
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2.3.5 Nummerische Lösung mittels FEM
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2.4 Bekannte Maßnahmen zur Reduzierung der EM
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2.4.1 Einsatz neuer Werkstoffe
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2.4.2 Einbringung von Reservoiren
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2.4.3 Ausnutzung des Blech-Effektes
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2.4.4 Einbringung von Vias
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2.4.5 Verbreiterung der Leiterbahnen
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2.4.6 Ausnutzung des Bambuseffektes
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2.4.7 Reduzierung der Temperatur
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2.5 Ansätze zur EM-robusten Verdrahtung
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2.5.1 Ablauf einer Verdrahtung von Signalnetzen
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2.5.2 Berücksichtigung von EM bei der Verdrahtung
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39–42
3 Zielstellung der Arbeit
39–42
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43–70
4 EM-Modellierung von digitalen Verdrahtungsstrukturen
43–70
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4.1 Anforderung an die Modellierung
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4.2 Aufbau einer FEM-Untersuchung für digitale Verdrahtungsstrukturen
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4.2.1 Integrierung in den Entwurfsablauf
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4.2.2 Diskretisierung der Leiterbahnen
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4.2.3 Einbringung der Randbedingungen
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4.2.4 Implementierung des Ablaufes
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4.2.5 Verifikation des Modells
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4.2.6 Stressergebnisse im Layout
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4.3 Entwicklung einer EM-Analyse für den Layoutentwurf
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4.3.1 Abschätzung der Ströme
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4.3.2 Abbildung von Verdrahtungsstrukturen
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4.3.3 Verifikation der Layoutanalyse
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4.3.4 Laufzeitergebnisse im Layout
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4.4 Zusammenfassung
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71–99
5 Maßnahmen zur EM-Vermeidung
71–99
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5.1 Einordnung der Maßnahmen
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5.2 Änderung der Netzreihenfolge
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5.2.1 Ansatz
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5.2.2 Ergebnisse
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5.3 Verbesserung der Netztopologie
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5.3.1 Ansatz
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5.3.2 Ergebnisse
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5.4 Einbringung von Reservoiren
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5.4.1 Lage
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5.4.2 Länge
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5.4.3 Ergebnisse
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5.5 Einsatz von redundanten Vias
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5.5.1 Ansatz
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5.5.2 Ablauf
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5.5.3 Ergebnisse
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5.6 Begrenzung der Leiterbahnlänge
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5.6.1 Ansatz
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5.6.2 Ergebnisse
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5.7 Verbreiterung des Leiterbahnquerschnittes
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5.7.1 Ansatz
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5.7.2 Ergebnisse
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5.8 Ausnutzung von Via-Below-Konfigurationen
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5.9 Einbringung von Lower-Lead-Konfigurationen
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5.10 Zusammenfassung
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100–137
6 EM-robuste Verdrahtung
100–137
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6.1 Schritte der EM-robusten Verdrahtung
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6.2 Aufbau einer EM-robusten Detailverdrahtung
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6.2.1 Auswahl des Verdrahtungskonzeptes
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6.2.2 Ermittlung der Verdrahtungsressourcen
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6.2.3 Abbildung des Detailverdrahtungsgraphen
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6.2.4 Zuweisung und Reservierung von Knoten
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6.2.5 Wegsuche mit dem A*-Algorithmus
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6.2.6 Lösen von Verdrahtungskonflikten
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6.3 Integrierung der EM-Maßnahmen in die Detailverdrahtung
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6.3.1 Änderung der Netzreihenfolge
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6.3.2 Verbesserung der Netztopologie
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6.3.3 Begrenzung der Leiterbahnlänge
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6.3.4 Verbreiterung des Leiterbahnquerschnittes
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6.3.5 Einbringung von Reservoiren
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6.3.6 Einsatz von redundanten Vias
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6.4 Benchmarks zum Nachweis der EM-Kompensation
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6.4.1 Verdrahtung von Signalnetzen
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6.4.2 Einsatz von redundanten Vias
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6.5 Ergebnisse der EM-robusten Detailverdrahtung
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6.5.1 Änderung der Netzreihenfolge
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6.5.2 Verbesserung der Netztopologie
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6.5.3 Begrenzung der Leiterbahnlänge
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6.5.4 Verbreiterung des Leiterbahnquerschnittes
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6.5.5 Einbringung von Reservoiren
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6.5.6 Einsatz von redundanten Vias
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6.5.7 Bewertung der Ergebnisse
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6.6 Zusammenfassung
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138–142
7 Gesamtzusammenfassung, Schlussfolgerung und Ausblick
138–142
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7.1 Gesamtzusammenfassung und Schlussfolgerung
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7.2 Ausblick
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143–144
Glossar
143–144
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145–146
Index
145–146
Details
147–164
Literatur
147–164
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Erhöhung der Elektromigrationsrobustheit in der Verdrahtung digitaler Schaltungen , page I - XIV
Titelei/Inhaltsverzeichnis
Autoren
Steve Bigalke
DOI
doi.org/10.51202/9783186472205-I
ISBN print: 978-3-18-347220-8
ISBN online: 978-3-18-647220-5
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