Rev. Phys. Appl. (Paris) 22, 1549-1559 (1987)
DOI: 10.1051/rphysap:0198700220110154900

Interconnexions de circuits intégrés AsGa dans le domaine subnanoseconde

J. Chilo et G. Angenieux

Laboratoire d'Electromagnétisme Micro-ondes et Opto-Electronique ENSERG, 23 avenue des Martyrs, 38031 Grenoble Cedex, France

Abstract
The dynamic simulation of ultra fast logic devices has to take into account the interconnecting tracks between gates ; these tracks act as transmission lines as soon as their propagating time reaches 20 % of the signal rise time at the output gate. The transmitted signal is altered by impedance mismatch (at any line ending or any section changes...) coupling effects (distributed between parallel lines, lumped at crossing lines... ) and metallic or dielectric losses. In this paper, electromagnetic modelling of GaAs Ic's interconnecting lines is developed and time domain analysis results are given. The simulation theoretical background, providing time domain analysis of cascaded coupled and lossy lines, is presented. The analysis is derived from the equivalent transmission line concept. Effects of lumped mismatch and distributed losses on propagating signals are pointed out in the case of a single line. For a set of coupled lines, we show the crosstalk effects between adjacent lines and we give some design rules on screen lines in order to increase their efficiency.

Résumé
La simulation dynamique du fonctionnement de circuits logiques ultra-rapides nécessite la prise en compte des liaisons entre portes en termes de propagation dès que le temps d'aller-retour sur ces liaisons devient supérieur à 20 % du temps de montée du signal véhiculé. L'altération qu'elles apportent sur les signaux résulte des ruptures d'impédance (aux terminaisons, aux changements de section, de niveau...) et du caractère dissipatif des lignes (pertes dans les conducteurs, dans les diélectriques, les substrats... ). Nous présentons des résultats de modélisation et d'analyse temporelle relatifs aux interconnexions de circuits intégrés AsGa. L'analyse temporelle utilise le concept de ligne de transmission équivalente ; la théorie du simulateur permettant l'étude d'un ensemble de lignes résistives couplées montées en cascade est présentée. Dans le cas d'une liaison unique, nous mettons en évidence l'effet des désadaptations, des discontinuités ponctuelles et des pertes sur la déformation des signaux véhiculés. Pour un ensemble de lignes planaires nous montrons que les effets de parasitage entre lignes peuvent être réduits par l'utilisation de lignes écran. Des règles de conception de ces lignes écran sont données, afin d'augmenter leur efficacité.

PACS
1265B - Logic circuits.
2570H - Other field effect integrated circuits.

Key words
field effect integrated circuits -- gallium arsenide -- III V semiconductors -- integrated logic circuits -- semiconductor -- IC -- interconnecting lines -- subnanosecond domain -- dynamic simulation -- ultra fast logic devices -- transmission lines -- coupling -- electromagnetic modelling -- time domain analysis -- lossy lines -- lumped mismatch -- distributed losses -- propagating signals -- crosstalk -- design rules -- screen lines -- efficiency -- GaAs