Оценка точности моделей задержек фрагментов субмикронных МОП БИС

• Автор: Садовая, Ирина Михайловна
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 237 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СИМВОЛОВ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ .

1. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЧНОСТИ АНАЛИТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОЦЕНКИ ЗАДЕРЖКИ .

1.1. Характеристики МОПструюур.

1.2. Методологические основы сопоставления БРГСЕрасчетов и формульных моделей.

1.3. Изменение БРЮЕпараметров при переходе к

субмикронным технологиям

1.4. Оценка адекватности формульных моделей.

1.5. Выводы по главе 1

2. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ ОЦЕНОК ЗАДЕРЖЕК МОПСХЕМ
2.1. Определение временных границ и физических предпосылок оценки задержки .
2.2. Оценка времени задержки при нарастании
выходного сигнала.
2.3. Оценка времени задержки при спаде выходного сигнала
2.4. Выводы по главе 2
3. АППРОКСИМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ ОЦЕНКИ
ЗАДЕРЖКИ .
3.1. Метод интегрирования при определении времени задержки
метод Веста
3.1.1. Определение времени спада выходного сигнала
3.1.2. Определение времени нарастания выходного сигнала
3.1.3. Определение времени задержки.
3.2. Метод среднего тока метод Авержне
3.3. Результаты сопоставления аналитических оценок задержек с моделированием по программе I
3.4. Выводы по главе 3 .
4. ЭМПИРИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОЦЕНКИ ЗАДЕРЖКИ
4.1. Концепция виртуальных сопротивлений .
4.1.1. Определение виртуальных сопротивлений .
4.1.2. Определение диапазона изменения нагрузочной
емкости ЛЭ
4.2. Методологические аспекты использования виртуальных сопротивлений
4.2.1. Построение эквивалентной схемы, конструирование формулы определения задержки
4.2.2. Особенности сопоставления оценок задержек
модели и результатов Iмоделирования.
4.2.3. Оценка точности расчета задержки по процедуре, использующей виртуальные сопротивления
4.3. Проблема последовательно соединенных МОПтранзисторов
4.3.1. Зависимость задержки от расположения управляющего входа при последовательном
соединении МОПтранзисторов.
4.3.2. Зависимость точности модели от значения коэффициента формы транзистора
4.4. Расчет древовидных схем, задержка по Элмору
4.5. Выводы по главе 4
5. МЕТОДЫ УЧЕТА ПАРАМЕТРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ТОЧНОСТЬ ОЦЕНОК ЗАДЕРЖЕК.
5.1. Алпроксимационный подход при учете формы
входного воздействия.
5.1.1. Зависимость задержки инвертора от времени нарастания спада на входе по методу
Хенстьерна и Джипсона
5.1.2. Метод учета влияния на задержку ЛЭ выходного сигнала предыдущего каскада метод фирмы
XX.
5.1.3. Аппроксимация времени задержки через учет
входной и выходной емкостей ЛЭ.
5.2. Эмпирический подход при учете формы
входного воздействия
5.2.1. Определение виртуальных сопротивлений в
наклонной модели ПенфильдаРубинштейна.
5.2.2. Интерполяционная распределенная модель
учета фронтов
5.3. Расчет задержки КГ, оценка точности частоты генерации
при различных моделях.
5.4. Метод расширения области применения аналитических моделей оценок задержек.
5.5. Точность аналитических моделей оценки задержки при учете длительности входного воздействия.
5.6. Оптимизационные достоинства виртуальных сопротивлений. Трассировка пути распространения сигнала
5.7. Выводы по главе 5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Разработка моделей и математических методов, лежащих в основе программы SPICE - отдельный раздел микроэлектроники, весьма трудоемкий, нетривиальный и дорогой. Определить точность базовых моделей оценок задержек наша задача. Обработка и интерпретация результатов моделирования представляет собой серьезную проблему. Это связано с необходимостью переработки значительных объемов информации, вследствие проведения массовых SPICE-расчетов для объективной оценки точности существующих методик оценки задержек. Исходя из допущения,. SPICE дифференциальные уравнения позволяют точно описать поведение схемы, мы аппроксимируем результаты моделирования с использованием программы SPICE формулами, которые позволяют быстро находить допустимые по точности значения задержек при работе временных верификаторах. Анализ переходного процесса при моделировании по программе SPICE - это решение обычных дифференциальных уравнений. В программе • SPICE выбор метода интегрирования производится с учетом соображений устойчивости и погрешности решения [5, 3, 4]. При уменьшении длительности отрезков, на которые делится временной интервал, время вычисления возрастает, а при увеличении их длительности решения нелинейных уравнений в каждый момент времени не обладают сходимостью. Обычно длительность отрезка определяют для каждого данного момента времени, ориентируясь на погрешность, зависящую от метода интегрирования, или на количество итераций при использовании метода Ньютона-Рафсона [5, 4]. При. Оценка допустимости применения таких уравнений и методы повышения точности аналитических оценок является целью данной работы. Ведем в рассмотрение понятие «глубина модели», предполагая для нее три значения -К, Ти Р. Глубина К соответствует идеальному транзистору. На топологическом чертеже транзистор - это зона пересечение диффузионной и поликремниевой шин. Фактически, идеальный транзистор - это зона канала. Таким образом, глубина К для модели транзистора соответствует модели канала (отсюда и название). Подчеркнем, что для модели К транзистор не имеет областей стоков и истоков, а для затвора отсутствуют паразитные емкости и сопротивления. L на эффективную длину Lea == L - ЛЬ. Важно, что паразитные емкости перекрытия и Цп* физически не могут существовать отдельно. Глубина Р соответствует реальному транзистору. На этой глубине используются все возможности предоставляемые встроенной моделью транзистора LEVEL - 3 программы SPICE: дополнительно к глубине Г учитываются паразитные сопротивления всех четырех выводов МОП-транзистора - затвора, стока, истока и подложки (см. Полевые транзисторы со структурой металл-окисел-полупроводник, обычно называемые МОП-транзисторами удовлетворяют большинству тех требований, предъявляют к БИС высокой степени интеграции. Термин МОП-транзистор обычно относят к любой структуре типа затвор-изолятор-полупроводник, в случае СБИС чаще всего используют более конкретную МОП-структуру, в которой в качестве затвора используются сильнолегированный поликремний или сочетание поликремния с тугоплавким металлом, в качестве изолятора - двуокись кремния или нитрид кремния и в качестве полупроводника - кремний [6]. Электрические рабочие характеристики полевых транзисторов принято определять, используя эквивалентную нелинейную схему «управляемого напряжением источника тока», в которой ток, проходящий между истоком и стоком, управляется напряжением, приложенным к управляющему электроду - затвору [5, 6, , ]. В структурном отношении области истока и стока полевого транзистора аналогичны и их наименования в основном определяются назначением и режимом работы. Области истока и стока, с одной стороны, и подложка, с другой стороны - выполнены из полупроводниковых материалов с противоположным типом проводимости, и транзисторы с подпояской из полупроводника р-гипа называют р-канальными МОП-транзисторами, а транзисторы с подпояской из полупроводника п-типа -п-канальными. Полупроводниковые материал, из которого выполнены области истока и стока - это сильно легированный полупроводник р-типа (обозначается как п+) или сильно легированный полупроводник р-типа (р+).