This paper applies the multilayer graphene nanoribbons (MLGNR) as a prospective candidate material to replace the conventional copper (Cu) for next generation on-chip interconnects. Based on the equivalent single conductor (ESC) modeling, a distributed transmission line model for coupled MLGNR interconnects is presented to obtain the transfer gain and 3-dB bandwidth at the global level of 14 ​nm technology node, which take the in-phase and out-of-phase crosstalk modes into consideration, and verified with the Hspice simulation. It is demonstrated that the MLGNR and Cu interconnects under in-phase mode have a larger transfer gain and a wider 3-dB bandwidth than that under out-of-phase mode, and MLGNR interconnects can more effectively improve the transfer gain and 3-dB bandwidth compared with Cu interconnects at the same conditions. The numerical calculation results show that, decreasing interconnect temperature, increasing line space and increasing driver and load sizes are efficient ways to enhance the transfer gain and 3-dB bandwidth for MLGNR and Cu interconnects. Moreover, the top contact MLGNR (TC-MLGNR) also can be used as an emerging material for on-chip interconnects to replace the conventional Cu. In addition, it is found that the results obtained by the proposed model are in good matching with Hspice simulation and the maximum relative deviation for them is less than 4%, meanwhile the efficiency of CPU runtime is improved over 90% by using the proposed model, as compared to Hspice simulation. The results presented in this paper would be useful to design the on-chip interconnects with better bandwidth characteristics.

本文将多层石墨烯纳米带（MLGNR）用作潜在的候选材料，以替代用于下一代片上互连的常规铜（Cu）。基于等效单导体（ESC）建模，提出了一种用于耦合MLGNR互连的分布式传输线模型，以在14 nm技术节点的全局水平上获得传输增益和3-dB带宽，并采用同相和考虑了异相串扰模式，并通过Hspice仿真进行了验证。结果表明，与同相模式相比，同相模式下的MLGNR和Cu互连具有更大的传输增益和更宽的3-dB带宽，而MLGNR互连可以更有效地提高传输增益和3-dB。与相同条件下的铜互连相比，带宽更高。数值计算结果表明，降低互连温度，增加线间距以及增加驱动器和负载尺寸是提高MLGNR和Cu互连的传输增益和3 dB带宽的有效方法。此外，顶部触点MLGNR（TC-MLGNR）也可用作片上互连的新兴材料，以取代常规的Cu。此外，发现该模型所获得的结果与Hspice仿真具有很好的匹配性，并且它们的最大相对偏差小于4％，与此同时，使用该模型所获得的CPU运行效率也提高了90％以上，与Hspice仿真相比。本文提出的结果对于设计具有更好带宽特性的片上互连很有用。降低互连温度，增加线间距以及增加驱动器和负载尺寸是提高MLGNR和Cu互连的传输增益和3 dB带宽的有效方法。此外，顶部触点MLGNR（TC-MLGNR）也可用作片上互连的新兴材料，以取代常规的Cu。此外，发现该模型所获得的结果与Hspice仿真具有很好的匹配性，并且它们的最大相对偏差小于4％，与此同时，使用该模型所获得的CPU运行效率也提高了90％以上，与Hspice仿真相比。本文提出的结果对于设计具有更好带宽特性的片上互连非常有用。降低互连温度，增加线间距以及增加驱动器和负载尺寸是提高MLGNR和Cu互连的传输增益和3 dB带宽的有效方法。此外，顶部触点MLGNR（TC-MLGNR）也可用作片上互连的新兴材料，以取代常规的Cu。此外，发现该模型所获得的结果与Hspice仿真具有很好的匹配性，并且它们的最大相对偏差小于4％，与此同时，使用该模型所获得的CPU运行效率也提高了90％以上，与Hspice仿真相比。本文提出的结果对于设计具有更好带宽特性的片上互连非常有用。增加线路空间以及增加驱动器和负载尺寸是提高MLGNR和Cu互连的传输增益和3 dB带宽的有效方法。此外，顶部触点MLGNR（TC-MLGNR）也可用作片上互连的新兴材料，以取代常规的Cu。此外，发现该模型所获得的结果与Hspice仿真具有很好的匹配性，并且它们的最大相对偏差小于4％，与此同时，使用该模型所获得的CPU运行效率也提高了90％以上，与Hspice仿真相比。本文提出的结果对于设计具有更好带宽特性的片上互连很有用。增加线路空间以及增加驱动器和负载尺寸是提高MLGNR和Cu互连的传输增益和3 dB带宽的有效方法。此外，顶部触点MLGNR（TC-MLGNR）也可用作片上互连的新兴材料，以取代常规的Cu。此外，发现该模型所获得的结果与Hspice仿真具有很好的匹配性，并且它们的最大相对偏差小于4％，与此同时，使用该模型所获得的CPU运行效率也提高了90％以上，与Hspice仿真相比。本文提出的结果对于设计具有更好带宽特性的片上互连很有用。顶部触点MLGNR（TC-MLGNR）也可用作片上互连的新兴材料，以取代传统的Cu。此外，发现该模型所获得的结果与Hspice仿真具有很好的匹配性，并且它们的最大相对偏差小于4％，与此同时，使用该模型所获得的CPU运行效率也提高了90％以上，与Hspice仿真相比。本文提出的结果对于设计具有更好带宽特性的片上互连很有用。顶部触点MLGNR（TC-MLGNR）也可用作片上互连的新兴材料，以取代传统的Cu。此外，发现该模型所获得的结果与Hspice仿真具有很好的匹配性，并且它们的最大相对偏差小于4％，与此同时，使用该模型所获得的CPU运行效率也提高了90％以上，与Hspice仿真相比。本文提出的结果对于设计具有更好带宽特性的片上互连很有用。同时，与Hspice仿真相比，通过使用所提出的模型，CPU运行时效率提高了90％以上。本文提出的结果对于设计具有更好带宽特性的片上互连很有用。同时，与Hspice仿真相比，通过使用所提出的模型，CPU运行时效率提高了90％以上。本文提出的结果对于设计具有更好带宽特性的片上互连很有用。