工艺角分析和蒙特卡洛分析

工艺角分析和蒙特卡洛分析集成电路CAD(8)工艺角模型•在厂家提供的模型库中，一般将随工艺变化的参数按某个变化方向集中起来，组成“工艺角模型”或称为“工艺角入口”，例如将使NMOS管和PMOS管的开关速度最快的参数值集中到FF入口，将导致开关速度最慢的参数值集中到SS入口。集成电路的工艺偏差•工艺偏差指实际制造的器件参数与设计参数的偏差。典型的集成电路制造工艺存在较大的工艺偏差，以电阻为例，实际阻值与设计阻值的偏差一般在±20%左右。MOS管、双极晶体管等器件也存在较大的工艺偏差。st02库的构成•.libtt各种参数值的变化值（0或1）.lib“st02.lib”mos.endltt.libff各种参数值变化（导致速度变快的值，非0，非1）.lib“st02.lib”mos.endlff对工艺角模型的理解•典型工艺角给出的是统计平均值，实际值接近典型值的概率较大。•FF、SS等工艺模型给出的是出现概率较小的允许值。•实际值是在给定范围内随机分布的。工艺角分析•一个工程设计必须考虑工艺偏差的影响，对关键部件需要在各种工艺角、各种工作电压和各种环境温度下进行分析。•由于需要同时改变多个参数，SPICE提供了一个特殊语句支持在一个仿真文件中进行多种工艺条件的分析。.alter语句使用方法•作用自动进行多次仿真，每次可以同时改变多个参数。例：.paramPVDD=3PVB=1在原有仿真语句后写.alter.paramPVDD=5PVB=0.9则自动使用新参数重新执行一次仿真。例：分析一个反相器的速度•分别在以下3种条件下（1）VDD=3.3V，T=25，TT（2）VDD=3V，T=85，SS（3）VDD=3.6V，T=-40FF双极晶体管使用方法•语法QX集电极基极发射极模型名M=N例：q2ncnbneqvp5m为并联个数。ST02中的PNP管•.libbiptypical.libst02.libbip•.endlbiptypicalST02库只支持两种衬底PNP管qvp5和qvp20，这两种PNP管的C极只能接地。实际的电阻•*hr1kresistor(1k)*•.subcktrhr1kn1n2l=lengthw=width参数和计算公式•.endsrhr1k带隙基准M3M4M5M1M2R1R2Q1Q2Q3m=830/6m=330/6m=330/6m=330/6m=360/6m=164.3k10.59kVOVDDMonteCarlo分析的概念•蒙特卡诺分析（简称MC分析）是一种统计分析，主要用于分析由于器件分散性引起的电路性能偏差以及出现某种范围的偏差的概率，通过MC分析，可预测产品的合格率（成品率）。MC分析不是独立的分析,SPICE所做的分析仍然是三种基本分析之一.进行MC分析需要确定的问题•描述参数变化规律•确定重复分析次数分布语法•语法.PARAMXX=UNIF(标称值,变化量)均匀分布相对变化量.PARAMXX=AUNIF(标称值,变化量)均匀分布绝对值变化量.PARAMXX=GAUSS(标称值,变化量,方差数)高斯分布相对变化量.PARAMXX=AGAUSS(标称值,变化量,方差数)高斯分布绝对值变化量参数定义•例1.PARAMRVGAUSS(100,0.2,3)标称值100,在3倍方差处阻值相对变化量为±0.2.（阻值为80-120)分析语句•在原有的分析语句后加SWEEPMONTE=次数例如.DCV1050.1SWEEPMONTE=20.TRAN1N1USWEEPMONTE=30.ACDEC1010010MEGSWEEPMONTE=10