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近年来,片上系统( SOC )集成,射频( RF )及宽带无线通讯技术的应用推动着大规模GHz以上数字与数-模集成电路的发展,极高集成密度与极高工作频率引发的互连寄生电感电阻效应已对芯片性能产生显著影响。因此,快速精确地提取三维频变寄生电感电阻对成功设计高性能芯片具有十分重要的意义。基于PEEC体积元模型的FastHenry可以精确提取任意3-D复杂结构高频互连电感电阻,但其时间与空间复杂度较高,难以满足工业界对大规模芯片提取互连参数的实际要求。本文对体积元模型加以合理简化与改进,提出了三种快速提取三维高频互连电感电阻的算法:1.借助叠加原理,本文对Ruehli提出的低频互连电感平均值公式作出改进,提出一组高(低)频下计算互连电感电阻的加权平均公式。与精确提取互连电感电阻的FastHenry相比,它仅需设置一次偏压并求解一次大型稠密方程组,速度提高4-5倍或以上,并可保持相当高的精度。2.本文通过算例指出,导纳矩阵Y (阻抗矩阵Z的逆)具有类似K参数矩阵(部分电感矩阵的逆)的局部化性质,并以此提出一种基于Y参数的互连电感电阻提取算法。与其它直接对K矩阵求逆得到电感矩阵的方法相比,基于Y参数局部性的求解可以避免多次矩阵求逆过程,减少了计算时间,并可同时得到高频电阻。为适应一般复杂结构提取要求并提高计算速度,本文进一步作了以下五项工作:适用于三维复杂结构的窗口划分算法;一种简化的多极加速算法;导体Y矩阵的分组求逆;细丝阻抗值复用以及窗口阻抗矩阵复用的策略。数个实例的结果表明,与FastHenry相比,本文方法的加速比可达100以上。3.本文通过实验表明,如果将环境导体设为开路,其中的细丝感应电流便会近似为零。运用这一近似可推知,甚至在高频下,相距较远导体间的互感仅与自身相关而不受环境影响。为此,本文提出一种基于环境导体开路假设的互连电感快速提取算法。对几个大规模互连结构的实际计算表明,在保持一定精度的同时,这一算法可比FastHenry提高计算速度数百倍。