随着CMOS器件工艺特征尺寸的减小,热问题成为深亚微米集成电路设计中最具挑战的问题之一。同时,互连延时估计在深亚微米集成电路设计中也一直备受关注。一方面,随着信号上升时间的减小和互连长度的增加,互连电感效应越来越重要,而且温度会影响延时,因此延时模型必须包含互连电感效应和互连热效应;另一方面,随着特征尺寸的减小,集成密度和功耗的增加导致更高的芯片温度和芯片温度梯度,进而影响延时、功耗以及可靠性等。本文针对不同的情况提出了两种延时模型:一种延时模型同时考虑了互连线温度分布效应和电感效应对延时的影响,而且是一种解析表达式;另一种延时模型考虑了互连线的时空温度分布,也是一种解析表达式。另外,本文还提出了两种缓冲器插入功耗优化方法:基于延时、功耗和温度三者之间存在的热电耦合效应,通过在允许的范围内牺牲部分延时来优化功耗。第一种方法是利用Matlab软件求得最佳优化结果;第二种方法是基于HotSpot软件提出的:功耗和温度间的反馈在功耗模型与HotSpot软件结合运算数次后可以收敛,根据收敛结果确定优化方向。该方法能模拟出全芯片温度分布,并且在功耗优化过程中能同时兼顾芯片延时、功耗、温度以及温度梯度等。这两种功耗优化方法都是考虑温度的设计方法,即优化过程的每一步都考虑温度的影响,包括温度对载流子迁移率、阈值电压、饱和速度、互连电阻以及功耗等的影响。仿真结果表明,采用本文所提的两种延时模型所得到的结果精度较高,而且仿真效率很高;采用本文所提的两种功耗优化方法优化得到的芯片稳态功耗和温度有显著降低。另外,第一种方法指出忽略电感会低估芯片的优化稳态功耗和温度;第二种功耗优化方法还能优化芯片的温度梯度。