- •Введение
- •Обзор современного состояния субмикронной и глубоко-субмикронной технологий
- •Проектирование цифровых интегральных схем
- •Задачи и методы схемотехнического моделирования сбис
- •Этапы проектирования сбис
- •Общие вопросы характеризации цифровых библиотек
- •Характеризация логических элементов
- •Характеризация элементов памяти
- •Анализ переходных процессов
- •Описание характеристик ячеек из библиотеки
- •Языки моделирования цифровых библиотек
- •Обзор средств, существующих в настоящее время
- •Средства проектирования компании cadence
- •Системное проектирование
- •Аппаратное проектирование и верификация
- •Математическое макетирование
- •Топологическое проектирование
- •Средства проектирования компании synopsys
- •Средства проектирования компании mentor graphics
- •Системный уровень
- •Уровень регистровых передач
- •Логический уровень
- •Заказное проектирование аналоговых и смешанных схем
- •Топологическое проектирование
- •Краткое описание возможностей SystemC
- •Контекст SystemC
- •Аспекты SystemC
- •Точность моделирования
- •Модели вычислений
- •Функциональное моделирование
- •Моделирование на уровне транзакций
- •Уровень rtl и связь с реализацией
- •Верификационные расширения
- •Построение модели функционального виртуального прототипа
- •Модели использования fvp
- •Создание встроенных программ
- •Функциональная верификация
- •Анализ fvp с помощью транзакций
- •Программы для характеризации цифровых библиотек
- •Spice-подобные программы моделирования
- •Интерфейс к пользовательским моделям
- •Программная система Charisma
- •Характеризация цифровой ячейки по помехоустойчивости
- •Помехоустойчивость цифровых бис к воздействию внешних помех
- •Устойчивость цепей питания цифровых бис
- •Анализ устойчивости цифровых бис к воздействию внутренних помех
- •Влияние помех в шинах питания на входы бис
- •Рекомендуемые схемотехнические методы борьбы с помехами в шинах питания бис
- •Помехи, генерируемые в сигнальных шинах из-за перекрестного взаимодействия
- •Помехи в сигнальных шинах, вызванные «состязаниями» сигналов
- •Конечная верификация проекта
- •Электрическая верификация
- •Временная верификация
- •Функциональная верификация
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Анализ переходных процессов
Это самый распространенный тип анализа в моделировании цифровых схем. Анализ переходных процессов моделирует операции схемы с течением времени. Он является идеальным инструментом для определения таких параметров переходных процессов, как задержка распространения, время нарастания и спада, рассеиваемая мощность. Анализ инициируется с помощью следующей строки:
.TRAN lps 250ps
В данном случае задано время моделирования (250 пс) и указано, как часто нужно записывать данные (каждую пикосекунду). Последняя величина не связана прямо с моментами времени, используемыми пакетом для расчетов, — пакет определяет их, исходя из сложности схемы.
SPICE (или эквивалентный пакет) предлагает множество дополнительных инструментов, позволяющих получать необходимую информацию [1].
Решение уравнений в различных пакетах выполняется по похожим алгоритмам, но большее влияние на ценность пакета оказывают устойчивость, эффективность и точность моделей устройств. Например, досконально разработанные очень точные модели могут оказаться абсолютно бесполезными из-за плохой сходимости. Сложность поведения короткоканального МОП-транзистора и присущее ему множество паразитных эффектов привело к разработке большого набора моделей, характеризующихся различной степенью точности и вычислительной эффективности.
Осознав это, компании-производители полупроводниковых структур решили выпускать собственные модели своих транзисторов. В результате появилась масса моделей, объективно судить о качестве которых было затруднительно (разумеется, каждая компания заявляла, что именно ее модель — самая лучшая). Подобная ситуация была неудобна и для потребителей, которым было довольно сложно разобраться в мешанине процессов и производителей. К счастью, ситуация кардинально изменилась после разработки в Калифорнийском университете в Беркли модели BSIM (Berkeley Short-Channel IGFET Model — Берклиевская модель короткоканального полевого транзистора с изолированным затвором). Через некоторое время модель BSIM3v3 была принята в качестве промышленного стандарта и теперь широко используется всеми производителями полупроводниковых структур. В 2000 году была выпущена более полная модель BSIM4. Кроме того, существуют модели BSIM, учитывающие альтернативные процессы, например SOI (BSIMSOI).
Неопытные дизайнеры часто обладают почти фанатичной верой в результаты моделирования. В частности, нередко можно увидеть дизайнера, оптимизирующего задержки распространения схем КМОП в субпикосекундном диапазоне. Тем не менее, следует помнить, что результат моделирования может отклоняться от реального результата из-за наличия множества источников ошибок: неточностей в моделях устройств, отклонений параметров устройств от заданных значений, паразитных сопротивлений и емкостей. Реальное и предсказанное поведение схемы может отличаться из-за изменения хода процессов вследствие изменений температуры. Таким образом, дизайнеры должны проводить четкую границу между проектными ограничениями и результатами моделирования. "Ширина" этой границы зависит от усилий, затраченных на моделирование, — насколько точными и тщательно разработанными являются модели устройства, насколько точно описаны паразитные нагрузки. Как правило, нормальным считается допуск до 10%.
Хотя для разработчика цифровых схем моделирование достаточно долго было любимой рабочей лошадкой, с появлением больших схем оно стало непрактичным из-за вычислительной сложности. Следовательно, в настоящее время оно используется преимущественно для анализа критических участков структур. Для общего анализа применяются пакеты моделирования более высокого уровня. Эти пакеты жертвуют быстродействием в пользу точности или абстракции.