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2) 电迁移(Electromigration)
电迁移现象是由于电源线和信号线上过高的电流密度导致的。
1. 金属电源线中的过高电流密度而引起的“电子风”,使得金属离子迁移,从而形成了导线的空洞而导致某些情况下的断路以及由迁移走的金属堆积在别处而形成的短路现象(见图2-3)。
2. 信号线的电迁移有时又称为导线自热,是由于互连线上信号的高速变化对电容的不断充放电而引起的。当脉冲通过导线时,导线本身的功耗将使导线温度超过氧化层温度。氧化层和导线之间的温度差异会产生机械应力,最终使导线断裂。低K值的电介质热传导性差,机械强度低,因此用其制作的导线自热问题将更为严重。导线自热问题由来已久,但在0.25微米及其以下工艺必须采用智能化程度更高的设计工具来解决导线自热问题,否则芯片将无法工作。
3) 电压下降(IR Drop)
电压降是由于电源线自身存在一定的电阻,或者单元的电流比预想的大而产生的电压下降。可导致门和信号的延迟从而引起时序退化和时钟偏移,以及噪声容限的降低。IC只能按规定的时序接收数据,过多的信号延迟可能导致时序违背和功能的混乱,而且延迟会使芯片的工作频率降低,从而影响芯片的性能。时钟偏移还会使系统的功耗加大(见图2-4)。
单纯的增加电源线的宽度会降低电阻从而降低电压降,但是那会减少可用的布线面积,因此在多数情况下并不适用。
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