1、工艺角(Process Corner)
与双极晶体管不同,在不同的晶片之间以及在不同的批次之间,MOSFETs 参数变化很
大。为了在一定程度上减轻电路设计任务的困难,工艺工程师们要保证器件的性能在某
个范围内。 如果超过这个范围,就将这颗IC报废了,通过这种方式来保证IC的良率。
传统上,提供给设计师的性能范围只适用于数字电路并以“工艺角”(Process Corners)的形式给出。其思想是:把NMOS和PMOS晶体管的速度波动范围限制在由四个角所确定的矩形内。这四个角分别是:快NFET和快PFET,慢NFET和慢PFET,快NFET和慢PFET,慢NFET和快PFET。例如,具有较薄的栅氧、较低阈值电压的晶体管,就落在快角附近。从晶片中提取与每一个角相对应的器件模型时,片上NMOS和PMOS的测试结构显示出不同的门延迟,而这些角的实际选取是为了得到可接受的成品率。因此,只有满足这些性能的指标的晶片才认为是合格的。在各种工艺角和极限温度条件下对电路进行仿真是决定成品率的基础。
注: SS、 TT、FF 分别是左下角的corner, 中心、右上角corner
工艺角分析,corner analysis,一般有五种情况:
fast nmos and fast pmos (ff)
slow nmos and slow pmos (ss)
slow nmos and fast pmos (sf)
fast nmos and slow pmos (fs)
typical nmos and typical pmos (tt)
t,代表typical (平均值)
s,代表slow(电流小)
f,代表fast(电流大)
PVT (process, voltage, temperature)
设计除了要满足上述5个corner外,还需要满足电压与温度等条件, 形成的组合称为PVT (process, voltage, temperature) 条件。电压如:1.0v+10% ,1.0v ,1.0v-10% ; 温度如:-40C, 0C 25C, 125C。
设计时设计师还常考虑找到最好最坏情况. 时序分析中将最好的条件(Best Case)定义为速度最快的情况, 而最坏的条件(Worst Case)则相反。
根据不同的仿真需要,会有不同的PVT组合。以下列举几种标准STA分析条件[16]:
WCS (Worst Case Slow) : slow process, high temperature, lowest voltage
TYP (typical) : typical process, nominal temperature, nominal voltage
BCF (Best Case Fast ) : fast process, lowest temperature, high voltage
WCL (Worst Case @ Cold) : slow process, lowest temperature, lowest voltage
在进行功耗分析时,可能是另些组合如:
ML (Maximal Leakage ) : fast process, high temperature, high voltage
TL (typical Leakage ) : typical process, high temperature, nominal voltage
OCV (On-chip Variations)
由于偏差的存在,不同晶圆之间,同一晶圆不同芯片之间,同一芯片不同区域之间情况都是不相同的。造成不同的因素有很多种,这些因素造成的不同主要体现:
1,IR Drop造成局部不同的供电的差异;
2,晶体管阈值电压的差异;
3,晶体管沟道长度的差异;
4,局部热点形成的温度系数的差异;
5,互连线不同引起的电阻电容的差异。
OCV可以描述PVT在单个芯片所造成的影响。更多的时候, 用来考虑长距离走线对时钟路径的影响。在时序分析时引入derate参数模拟OCV效应,其通过改变时延迟的早晚来影响设计。
三种STA(Static Timing Analysis)分析方法:
1,单一模式, 用同一条件分析setup/hold ;
2,WC_BC模式, 用worst case计算setup,用best case计算hold;
3,OCV模式, 计算setup 用计算worst case数据路径,用best case计算时钟路径;
计算hold 用best case计算数据路径,用worst case计算时钟路径;
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