Análise e mitigação dos efeitos da eletromigração em interconexões metálicas de circuitos integrados

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Paris, Lucas André de
• Orientador(a): Reis, Ricardo Augusto da Luz
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Microeletrônica; Circuitos integrados
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/184665

A redução contínua das dimensões dos circuitos integrados e, consequentemente, de suas interconexões resultam em um grande desafio para a confiabilidade dos circuitos. Novos componentes de falha são esperados pelo aumento da densidade de interconexões, número de camadas e consumo de energia. Eletromigração é um processo onde, devido a interação entre elétrons e íons de metal submetidos a altas densidades de corrente provoca o transporte de partículas de um ponto a outro de uma interconexão. Este trabalho apresenta um estudo dos efeitos da eletromigração nas interconexões de circuitos integrados digitais, visando o entendimento de seu comportamento e buscando estratégias de projeto para mitigar tais efeitos. Foram utilizados diversos circuitos de benchmarks para os experimentos feitos neste trabalho. Estes experimentos consistem em analisar os limites de eletromigração aceitáveis para um determinado tempo de vida útil do circuito. Após esta etapa de análise, um fluxo alternativo de projeto visando a mitigação da eletromigração foi apresentado e aplicado nestas interconexões críticas. Para aplicação do método proposto existem alguns contrapontos, intrínsecos ao projeto de circuitos digitais. Tendo em vista que a correção dos efeitos de eletromigração altera características físicas das interconexões, parâmetros como capacitância, atraso, comprimento de fio e área utilizada podem sofrer alterações e prejudicar características elétricas e de temporização dos circuitos. Além disso, o tempo necessário para aplicação do método não pode ser desconsiderado. Como resultado deste método foi possível reduzir o impacto da eletromigração em todas as interconexões analisadas, chegando a uma redução de até 83% no fluxo de corrente elétrica, em alguns casos. Em outra perspectiva, as demais características dos circuitos tais como capacitância, área e comprimento de fio não sofreram impacto significativo após aplicação do método de correção de eletromigração. Por fim, devido a necessidade de interação com arquivos e customizações do fluxo, o tempo de execução do método envolve trabalho manual não automatizado, o que dificulta mensurar o tempo total de execução do método. Em trabalhos futuros, planeja-se a automação completa do método de mitigação dos efeitos de eletromigração.