Субмикронные интегральные схемы: элементная база и проектирование. Рындин Е.А - 45 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТТИ ЮФУ | Таганрог

Составители: 

Рубрика: 

89
Рис. 58. Относительная погрешность ВАХ МДП-транзистора, полученных без
учета баллистического пролета
Согласно данной зависимости, баллистический пролет следует учитывать при
моделировании МДП-структур с длинами каналов менее 0,4 - 0,35 мкм, так как от-
носительная погрешность в этом случае составляет 10 - 20 %, т.е. превышает по-
грешность, связанную с технологическим разбросом параметров интегральных по-
лупроводниковых приборов.
3.2. Схемотехническое и функционально-логическое моделирование СБИС
В настоящее время роль схемотехнического (электрического) моделирования
значительно возросла. Если на более ранних этапах развития систем автоматизиро-
ванного проектирования электрические модели и соответствующие численные ме-
тоды использовались, в основном, для моделирования сравнительно небольших
фрагментов интегральных схем, в которых требовалась повышенная точность, не-
достижимая при функционально-логическом моделировании [63], то с уменьшением
минимальных размеров интегральных элементов, повышением степени интеграции
и функциональной сложности СБИС схемотехническое моделирование стало необ-
ходимым не только на уровне отдельных фрагментов СБИС, но и на уровне кри-
сталлов, особенно заказных с произвольной логикой, где обеспечить адекватный
учет параметров интегральных элементов и соединительных линий без электриче-
ских моделей практически невозможно [8 - 11].
Схемотехническое моделирование СБИС стало возможным благодаря тому,
что современные САПР (CADENCE, Mentor Graphics, TANNER и др.) опираются на
мощную вычислительную базу в виде быстродействующих персональных компью-
теров и рабочих станций.
Наиболее широко используемым пакетом программ схемотехнического мо-
делирования в настоящее время является SPICE в различных модификациях
(PSPICE, HSPICE, TSPICE и др.), в котором используется метод Ньютона-Рафсона
90
для численного решения исходных систем уравнений, получаемых в результате ана-
лиза эквивалентных электрических схем с использованием библиотек параметров
интегральных полупроводниковых компонентов (транзисторов, диодов и др.), пред-
ставленных в определенном текстовом формате [8 - 11]. Значения параметров
SPICE-моделей определяются по экспериментальным данным или по результатам
физико-топологического моделирования и в значительной степени определяют точ-
ность схемотехнического моделирования, особенно для интегральных элементов с
субмикронными размерами. В качестве примера в приложении 1 приведены пара-
метры SPICE-моделей 0,35/0,8 мкм КМОП-элементов фирмы AMS (Австрия).
Результатом функционально-логического моделирования, как и схемотехни-
ческого, являются временные диаграммы сигналов СБИС, позволяющие анализиро-
вать корректность выполнения проектируемой схемой заданных функций. Но функ-
ционально-логическое моделирование, в отличие от схемотехнического, использует
упрощенные модели логических вентилей, триггеров, буферных и др. библиотечных
элементов, которые характеризуются относительно малым набором параметров (ем-
кость нагрузки, длительность фронта на единицу емкости нагрузки, температурный
коэффициент длительности фронта и др.) [8 - 11]. В результате сокращается время
моделирования и увеличивается погрешность. Например, в библиотеке КМОП-
элементов AMS-0,8 используются модели времени задержки вида
t(C
L
) = t
dx
+ k
tdx
C
L
,
где C
L
– емкость нагрузки; t
dx
– внутренняя задержка; k
tdx
– коэффициент, характери-
зующий влияние емкости нагрузки на задержку элемента.
При проектировании специализированных СБИС на основе базовых матрич-
ных кристаллов (БМК) и программируемых логических интегральных схем (ПЛИС)
практически готовое микроэлектронное изделие аппаратно или программно на-
страивается на выполнение заданной функции. При этом в библиотечных файлах
имеются экспериментально подтвержденные данные не только о параметрах эле-
ментов, но и об основных параметрах линий связи, устройств коммутации и др. Это
позволяет уменьшить погрешность логических моделей и повысить адекватность
функционально-логического моделирования СБИС [13, 16, 18, 23]. Поэтому функ-
ционально-логическое моделирование наиболее широко используется в процессе
проектирования СБИС на основе ПЛИС и БМК.
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБИС
4.1. Методы проектирования СБИС

Страницы