[发明专利]一种基于神经网络的硅通孔电感等效电路参数提取方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于神经网络的硅通孔电感等效电路参数提取方法及装置，实现提取三维集成电路中硅通孔电感的等效电路以达到高效获取硅通孔电感电学参数的目的。根据硅通孔电感的特性设计二端口等效电路的具体结构，构建简单的人工神经网络模型来提取硅通孔电感等效电路，网络的输入为硅通孔电感的设计参数和理论计算的电感，输出为等效电路中的元件值，利用该模型可以提取等效电路并计算硅通孔电感的Y参数。本发明方法及装置能够快速地提取硅通孔电感等效电路，与仿真软件相比具有很高的准确度和效率。

技术领域

本发明涉及三维集成电路领域，具体涉及一种基于神经网络的硅通孔电感等效电路参数提取方法及装置。

背景技术

近年来由于晶体管物理尺寸极限的限制，摩尔定律遇到了前所未有的挑战，为了满足相关领域对芯片算力和存储的需求，芯片行业出现了多种方案，其中三维集成电路受到了广泛的研究。三维集成电路指将多个芯片在垂直方向上进行堆叠，从而使得一个芯片上可以集成更多的元件，提高集成电路的密度，进一步提高芯片的性能。硅通孔封装技术是三维集成电路广泛使用的封装技术之一，多个芯片之间通过硅通孔进行通信，能够有效地改善互连性能，提升运行速度并降低能耗。

为了实现相关电路功能，芯片中通常会包含一定数量的电感。传统的片上电感会占用很大的芯片面积，消耗大量的金属布线资源，降低器件密度，影响芯片的性能，因此迫切需要提出一种尺寸小、密度高的片上电感结构。在芯片制造过程中出于可靠性的考虑，电路中会插入大量的硅通孔，而它们并不会被全部利用起来，因此芯片中通常会存在很多冗余硅通孔。利用这些冗余硅通孔和金属线，可以构成三维集成电路中的硅通孔电感。为了进一步提高硅通孔电感的性能，可以在电感中加入磁芯，获得电感密度更高的磁芯硅通孔电感。

在实际电路设计中，硅通孔电感物理模型的验证和仿真需要大量的时间，因此需要对硅通孔进行等效电路提取，以便于快速的仿真计算，提高芯片设计的效率。另外，在确定等效电路结构之后，如何确定电路中元件值成为需要研究的问题，一种解决方案是使用迭代法对等效电路中的元件值进行拟合，然而这种方法依赖于初始条件的选择，且需要经过多次迭代才能得到等效电路，存在效率低的缺点。考虑到硅通孔电感的电学特性会随着设计参数的改变而改变，提出使用神经网络来解决这一问题，利用硅通孔电感的设计参数和工艺参数来提取硅通孔电感的等效电路，从而快速地获取相关电学参数。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种基于神经网络的硅通孔电感等效电路参数提取方法及装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于神经网络的硅通孔电感等效电路参数提取方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)提取硅通孔电感的参数：对硅通孔电感进行仿真，获取硅通孔电感在不同频率下的Y参数，通过改变硅通孔电感的设计参数，包括硅通孔的直径d_tsv、硅通孔与磁芯空洞之间的距离d_sep、两个磁芯空洞之间的距离w_mag以及硅通孔的高度，获得多组数据，并计算硅通孔电感的理论电感值；

2)根据硅通孔电感的电学特性，构建由子电路Y_S和Y_shunt组成的π型硅通孔电感等效电路，Y_S两端分别串联一个Y_shunt，两个Y_shunt的另一端接地，其中Y_S的具体结构为电阻R₂和电容C₁先并联再与电阻R₁和电感L₁串联，Y_shunt的具体结构为电阻R₃和电容C₃先并联再与电容C₂串联；