随着半导体工艺水平的进步和芯片运行频率的不断提高,以前被人们忽略的一些寄生效应影响日益显著,特别是信号完整性和电源完整性问题,它们严重的影响IC设计进程和设计质量.基于此,本文以深亚微米电路中出现的信号完整性和电源完整性为分析对象,深入剖析问题的实质,对问题进行建模分析.在新提出的模型和算法基础上,开发出了相应的分析工具ZeniSI和ZeniPI.互连线的非等比例缩小和芯片运行频率的提高是引起寄生效应的根本原因.一方面工艺中的非等比例缩小,使得互连线延迟逐渐超过门延迟成为电路时序的主导因素,从而以器件为核心的设计方法学面临挑战.另一方面,随着工艺的发展,互连线为了保持一定的电阻,宽度在缩小,而高度却在相对增加,从而造成互连线由扁平结构向细高结构发展,相邻互连线间的耦合电容在互连线总电容中所占比例上升,本来互不相关的相邻互连线之间出现了容性串扰.同时芯片频率的提高使互连线的电感特性开始显现,由于磁场衰减缓慢,影响范围广,电感和互感更是难以处理.串扰是目前引发信号完整性问题的主要原因,它具体体现为串扰噪声和串扰延迟.信号完整性主要是针对芯片中的信号线而言的,除去信号线,芯片中另外一种非常重要的连线就是电源线,电源完整性分析主要是针对电源线的.互连线本身具有电阻,电流流过带有阻抗的互连线会造成电势下降,对于长的电源线而言,这种电势下降可能会影响到芯片的正常工作,这就是IR-drop问题.除了IR-drop影响电源供电,其它的一些效应如Ldi/dt等也会影响电源完整性,目前IR-drop分析是电源完整性分析的重点,本文也不例外.归纳讲,本文的主要工作包括:1)互连线延迟的研究.介绍了目前主要的互连线延迟计算和评估方法,如Elmore delay,AWE等,重点介绍了本文新提出的互连线延迟模型和互连线斜率模型.2)串扰噪声的计算.介绍了几个较为典型的串扰噪声模型和计算方法,提出了自己的双指数串扰噪声模型,在双指数串扰噪声模型的基础上,提出了新的最差串扰噪声分析方法.3)串扰延迟的计算.在文中,我们提出了与前人研究不同的一些观点.基于我们的研究结果,可以进行高精度的全芯片串扰噪声分析和串扰延迟分析.4)电源线的IR-drop分析.分析了器件的电流计算,线形矩阵方程的不同解法,对目前研究的热点算法如Multigrid等方法进行了介绍.5)与同事合作,开发了互连线延迟和串扰噪声分析工具ZeniSI和电源完整性分析工具ZeniPI.