Simulation par la méthode de convolution des lignes de transmission couplées, dissipatives et dispersives : Application aux interconnexions de circuits logiques rapides

Abstract

Avec l’évolution des circuits logiques vers la grande vitesse et la haute intégration. Les réseaux d’interconnexions entre composants actifs doivent être traités en terme de propagation. La conception assistée par ordinateur doit prendre en compte les effets de propagation et de couplage tant au niveau du circuit intégré que du circuit imprimé ou du système. Notre travail a consisté à proposer une méthodologie générale d’analyse des lignes en régimes de commutation (régime transitoire) et à mettre au point un simulateur dynamique orienté ligne de transmission. Pour cela nous avons développé une méthode d’analyse basée sur la convolution et la transformation de Fourier, ce qui a permis de concilier les avantages des méthodes d’analyse fréquentielle (circuits linéaires) et temporelle (circuits non-linéaires). La méthode utilisée est ensuite étendue au cas des lignes couplées en utilisant la décomposition modale. Dans le ces général, cette décomposition doit être effectuée dans le domaine fréquentiel, ce qui entraîne des calculs très importants lorsque l’on veut obtenir une simulation temporelle. Nous avons montré qu’il est toujours possible de transposer la décomposition dans le domaine temporel. Pour cela nous avons proposé deux algorithmes permettant une simulation approchée amis suffisamment précise lorsque certaines conditions réalistes (que nous avons précises) sont vérifiées. L’extension du traitement présenté à un réseau complexe d’interconnexions repose sur l’interfaçage entre tubes, en utilisant deux méthodes de simulation, suivant que le réseau de lignes est à tendance série (analyse par ordre de tube) ou à tendance parallèle (analyse par ordre de jonction). Ainsi, le simulateur permet de prévoir le comportement temporel des liaisons dissipatives, dispersives et couplées (circuits hybrides, circuits monolithiques, bus d’adresse ou de données …) en tenant compte des conditions de charge aux terminaisons qui peuvent présenter des non-linéaires (diodes, portes logiques). Les résultats de simulation obtenus sur des dispositifs réalisés en technologie silicium, en technologie arséniure de gallium ou en technologie hybride sont présentés. La comparaison avec les résultats expérimentaux obtenus par réflectométrie et transmission temporelle (domaine de la picoseconde) montre que l’approche théorique proposée, pour appréhender les phénomènes de propagation et de couplage, est en harmonie avec l’approche pratique.