CN116882356B - 一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测方法 - Google Patents
一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116882356B CN116882356B CN202311141782.6A CN202311141782A CN116882356B CN 116882356 B CN116882356 B CN 116882356B CN 202311141782 A CN202311141782 A CN 202311141782A CN 116882356 B CN116882356 B CN 116882356B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layout
- voltage
- equivalent circuit
- transistor active
- transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 129
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 94
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 24
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 43
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 37
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 21
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 16
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 13
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 8
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- INQLNSVYIFCUML-QZTLEVGFSA-N [[(2r,3s,4r,5r)-5-(6-aminopurin-9-yl)-3,4-dihydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl] [(2r,3s,4r,5r)-5-(4-carbamoyl-1,3-thiazol-2-yl)-3,4-dihydroxyoxolan-2-yl]methyl hydrogen phosphate Chemical compound NC(=O)C1=CSC([C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]3[C@H]([C@@H](O)[C@@H](O3)N3C4=NC=NC(N)=C4N=C3)O)O2)O)=N1 INQLNSVYIFCUML-QZTLEVGFSA-N 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 235000013599 spices Nutrition 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/30—Circuit design
- G06F30/39—Circuit design at the physical level
- G06F30/392—Floor-planning or layout, e.g. partitioning or placement
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/30—Circuit design
- G06F30/39—Circuit design at the physical level
- G06F30/398—Design verification or optimisation, e.g. using design rule check [DRC], layout versus schematics [LVS] or finite element methods [FEM]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2115/00—Details relating to the type of the circuit
- G06F2115/12—Printed circuit boards [PCB] or multi-chip modules [MCM]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Architecture (AREA)
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
Abstract
本发明公开了一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测方法，包括获得修正系数，从整个版图中截取子版图，在子版图中包括待分析节点、两个晶体管有源区，第一晶体管有源区和第二晶体管有源区分别与待分析节点连接，生成衬底等效电路，第一晶体管有源区连接到高压，第二晶体管有源区连接到低压，提取子版图参数，计算衬底等效电路网络参数近似值，根据修正系数计算衬底等效电路网络准确值，提取衬底等效电路网表和整个版图的实际电路网表，将衬底等效电路网表和实际电路网表结合，进行仿真，预测高压电平转换对低压信号的影响。通过本方案，在版图设计阶段能够进行高压对低压干扰的预测，提高版图设计合理性，保证IC设计准确度。
Description
技术领域
本发明涉及版图设计技术领域，尤其是涉及一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测方法。
背景技术
目前IC设计过程中，需要进行版图设计，版图设计时排版的合理性是整个IC成功的关键，IC中涉及各种不同电压的电子元件之间的连接，而不同电子元件上施加的电压大小不同，高压设备会对低压设备产生干扰，随着IC应用的领域不断发展，如智能驾驶、车载娛乐、安全系统等，许多电子元件都需要具有抗高压和反向电压保护能力，这些元件包括磁性开关位置检测芯片等，而这些元件的性能和稳定性又与高压设备电平转换产生的干扰有着密切的关系。
半导体技术中，绝缘体上硅 (Silicon-on-insulator, SOI) 技术由于埋氧化物(Buried oxide, BOX) 层的作用可以减少这种干扰。但是在半垂直双扩散型金属氧化物半导体场效应晶体管 (Double-Diffused Metal-Oxide-Semiconductor, DMOS) 中，由于漏极靠近 BOX 层，在高压转换时仍会在硅基片中引入衬底电流，而传统的 EDA 工具不涉及衬底耦合效应的建模与仿真，这对于 IC 设计者来说是一个很大的难点。
如何在版图设计过程中，就能够预测高压对低压产生的干扰，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测方法，从整个版图中截取包括待分析节点的子版图，获取子版图衬底等效电路网络，通过提取局部版图的形状参数，近似计算衬底等效电路参数，采用仿真方法获取拟合曲线，得到修正系数，对近似计算结果进行修正，以消除边缘效应的影响，得到网络参数准确值。基于衬底等效电路网络准确值和衬底等效电路网络，提取衬底等效电路网表，提取整个版图的参数和实际电路网表，将衬底等效电路网表和实际电路网表一起输入仿真工具，预测高压电平转换对低压信号的影响，得到干扰曲线，实现对干扰的预测，提高版图设计合理性，保证IC设计准确度。
第一方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：
一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测方法，包括获得修正系数，从整个版图中截取子版图，在子版图中包括待分析节点、第一晶体管有源区和第二晶体管有源区，第一晶体管有源区和第二晶体管有源区分别与待分析节点连接，生成衬底等效电路，第一晶体管有源区连接到高压，第二晶体管有源区连接到低压，提取子版图参数，计算衬底等效电路网络参数近似值，根据修正系数计算衬底等效电路网络准确值，提取衬底等效电路网表和整个版图的实际电路网表，将衬底等效电路网表和实际电路网表结合，确认第一晶体管有源区连接到高压、第二晶体管有源区连接到低压后，进行仿真，预测高压电平转换对低压信号的影响。
本发明进一步设置为：采用第一仿真工具 (TCAD)，改变器件模型参数，获得器件的仿真值；根据器件参数进行近似计算，得到近似值，形成器件的近似值与仿真值数对，对若干个近似值与仿真值数进行回归计算，得到拟合曲线和修正系数。
本发明进一步设置为：拟合曲线表达式如下：
(1)；
(2)；
式中，A表示晶体管有源区面积， 表示计算出的晶体管有源区a和硅基片c之间的电容近似值，/> 表示计算出的晶体管有源区a到硅基片c的电阻近似值，F 表示仿真结果，/> 表示仿真出的晶体管有源区a和硅基片c之间的电容值，/> 表示仿真出的晶体管有源区a到硅基片c的电阻值，式中的系数表示修正系数。
本发明进一步设置为：在衬底等效电路网络的频率低于固有频率时，即：
(3)；
式中，表示真空介电常数， /> 和 /> 分别表示介电常数和电阻率，式右侧表示固有频率，衬底等效电路网络由BOX层电容 />、电容 />、第一电阻 />、第二电阻 和第三电阻 /> 主导，
电容的近似值以下式计算：
(4)；
其中：表示晶体管有源区， />表示 BOX 层的厚度，/>表示晶体管有源区面积，
晶体管有源区到硅基片的电阻近似为：
(5)；
其中 表示硅基片的厚度；
两个激活晶体管有源区之间的电阻 可近似为：
(6)；
电阻与两个晶体管有源区 a、b之间的距离/>成正比，当前路径的面积可以近似成是硅基片的厚度/>和两个晶体管有源区的平均宽度 /> 的乘积，平均宽度/>由下式计算得到：
(7)；
式中， 表示第一晶体管有源区 a 的宽度，/>表示第二晶体管有源区 b 的宽度。
本发明进一步设置为：在计算出近似值后，根据修正系数和版图面积参数，计算衬底等效电路网络参数的准确值，计算公式如下：
(8)；
(9)；
式中， A表示晶体管有源区面积， 表示计算出的晶体管有源区a和硅基片之间的电容近似值，/> 表示计算出的晶体管有源区a到硅基片的电阻近似值，表示晶体管有源区a和硅基片之间的电容准确值，/>表示晶体管有源区a到硅基片的电阻准确值。
本发明进一步设置为：将衬底等效电路网表和实际电路网表结合，确认第一晶体管有源区连接到高压、第二晶体管有源区连接到低压后，采用第二仿真工具(SPICE)进行仿真，预测高压电平转换对低压信号的影响。
本发明进一步设置为：包括如下步骤：
S1、从整个版图中截取包括待分析节点的子版图；
S2、从子版图中提取待分析节点版图的相关参数；
S3、基于相关参数近似计算衬底等效电路网络参数，利用拟合曲线对网络参数进行修正；
S4、基于修正后准确值和衬底等效电路，得到子版图的衬底等效电路网表；
S5、提取整个版图的相关参数；
S6、基于整个版图的相关参数，生成实际电路网表；
S7、将实际电路网表和衬底等效电路网表同时输入仿真工具进行仿真，得到高压器件电平转换对低压信号的影响曲线；
其中，步骤S1-S4与步骤S5-S6不分先后。
第二方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：
一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测系统，包括从整个版图中截取子版图，采用第一仿真工具获得器件的仿真值，计算器件的近似值，形成器件的仿真值、近似值数对，对多组仿真值、近似值数对进行回归计算，得到修正系数，用于计算子版图衬底等效电路网络参数的准确值；提取衬底等效电路网表，提取整个版图的实际电路网表，将衬底等效电路网表和实际电路网表一起输入第四仿真工具进行仿真，预测高压电平转换时对低压信号影响。
本发明进一步设置为，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请所述方法。
第三方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本申请所述方法。
与现有技术相比，本申请的有益技术效果为：
本申请通过提取局部版图的形状参数进行近似计算和修正，得到衬底等效电路网络的参数准确值，提高了电路参数计算的准确性；
进一步地，本申请通过提取局部版图的衬底等效电路网络图表和整个版图的实际电路网表，为预测高压电平转换影响低压信号提供依据；
将衬底等效电路网络图表和实际电路网表结合在一起进行仿真，得到信号在整个版图中的实际运行网络，实现了版图设计过程中高压电平转换对低压信号干扰的预测；
进一步地，本申请通过对局部版图提取形状参数，近似计算衬底等效电路网络参数，再采用修正系数进行修正，克服了边缘效应的影响，提高了计算的准确性；
进一步地，本申请通过设置器件模型参数，采用仿真工具获取器件的仿真值，再结合计算近似值进行拟合，获得拟合曲线，为后续根据近似值计算准确值提供依据，简化计算过程，提高效率；
进一步地，本申请利用 SPICE 仿真器，在标准的 IC 设计流程中不需要其他额外的软件，能够确定瞬态高压转换对低压电路的影响，提高了预测效率。
附图说明
图1是本申请一个具体实施例的扩频时钟发生器原理示意图；
图2是本申请一个具体实施例的预测流程示意图；
图3是本申请一个具体实施例的子版图示意图；
图4是本申请一个具体实施例的高压反向器对扩频时钟发生器频率影响示意图；
图5是本申请一个具体实施例的同样面积下 的 TCAD 仿真结果与计算结果对比示意图；
图6是本申请一个具体实施例的同样面积下 的 TCAD 仿真结果与计算结果对比示意图；
图7是本申请一个具体实施例的反相器的输出电压变化时扩频时钟发生器频率变化的测量结果和模拟结果对比示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本申请的一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测方法，包括从整个版图中截取子版图，在子版图中包括待分析节点、第一晶体管有源区和第二晶体管有源区，待分析节点包括路径、敏感器件，第一晶体管有源区和第二晶体管有源区分别与待分析节点连接，第一晶体管有源区连接到高压，第二晶体管有源区连接到低压，从子版图中提取连接到待分析节点的晶体管有源区的形状参数，近似计算第一晶体管有源区与第二晶体管有源区之间的衬底等效电路网络参数，网络参数包括各晶体管有源区体电阻、两个晶体管有源区之间的电阻、各晶体管有源区与硅基片之间的等效电容，通过第一仿真工具得到拟合曲线对近似计算网络参数进行修正，以修正边缘效应，得到修正参数，基于修正参数和衬底等效电路，得到衬底等效电路网表；基于衬底等效电路网络参数准确值和衬底等效电路，提取衬底等效电路网表。
本申请中，低压是指DMOS能承受的30V以下电压，高压是指100V以上的电压。
提取整个版图的实际电路网表；将衬底等效电路网表与实际电路网表输入仿真工具进行仿真，预测出高压器件电平转换对低压输出的影响。
本申请以一种低压扩频时钟发生器(Spread spectrum clock generator, SSCG)为例，进行说明，其余结构，以此类推，不再赘述。
如图1所示，一种低压扩频时钟发生器包括脉冲发生器、RC 振荡器和三态反相器，脉冲发生器包括依次连接的比较器、第一级与非门、第二级与非门、D触发器，比较器的一个输入端连接到第一负载电流 端，另一个输入端连接到设定电压端，其输出端连接到第一级与非门的一个输入端，第一级与非门的另一个输入端连接到第二级与非门的输出端，第一级与非门的输出端连接到第二级与非门的一个输入端，第二级与非门的另一个输入端连接到第二级与非门的输出端。
RC 振荡器包括 MOS 管和电容，MOS 管的输入端与电容的一端连接、第二负载电流端，其输出端接地，电容的另一端接地。
RC 振荡器的负载电流为 ，脉冲发生器的负载电流为 />，经过与设定电压比较后，产生第一脉冲信号，第一脉冲信号经过二级与非门后，再经过触发器生成脉冲信号，其中，二级与非门的输出一方面连接到第一级与非门的一个输入端，另一方面，连接到第二级与非门的一个输入端，同时经过反相后，得到第二脉冲信号，连接到 RC 振荡器的控制端，第二脉冲信号依次经过三级反相后，再反馈到二级与非门的输出端，生成新的第二脉冲，用于控制 RC 振荡器的振荡频率及触发器的输出频率。
一种预测版图中高压器件电平转换对低压输出影响的方法，模拟高压脉冲时钟上升沿和下降沿对时钟发生器输出频率的影响，如图2所示，对整个IC版图采用一种仿真工具，提取整个版图的实际参数，得到实际电路网表，从整个IC版图中截取待分析子版图，对子版图采用另外的仿真工具，提取晶体管有源区参数，近似计算衬底等效电路网络参数，根据修正系数加以修正，得到衬底等效电路参数的准确值，提取衬底等效电路网表，将实际电路网表和衬底等效电路网表结合，将高压与低压分别连接到相应端，输入第四仿真工具进行仿真，得到高压电平转换时对低压信号的影响预测。
对IC版图进行处理，包括如下步骤：
S1、从整个版图中截取包括待分析节点的子版图；
S2、从子版图中提取待分析节点版图的相关参数；
S3、基于相关参数近似计算衬底等效电路网络参数，利用拟合曲线对网络参数进行修正；
S4、基于修正后准确值和衬底等效电路，得到子版图的衬底等效电路网表；
S5、提取整个版图的相关参数；
S6、基于整个版图的相关参数，生成实际电路网表；
S7、将实际电路网表和衬底等效电路网表同时输入仿真工具进行仿真，得到高压器件电平转换对低压信号的影响曲线。
步骤S1-S4与步骤S5-S6不分先后，或并行；或步骤S5-S6在前，步骤S1-S4在后。
在本申请的一个具体实施例中，拟合曲线的获得，包括以下步骤：
A1、设置器件的模型参数，计算器件电阻电容的近似值；
A2、采用第一仿真工作对器件的模型参数进行仿真，得到器件电阻电容的仿真值，形成仿真值、近似值数对；
A3、改变器件的模型参数，重复A1、A2步骤计算，得到多个仿真值、近似值数对；
A4、对多个仿真值、近似值数对进行回归计算，得到拟合曲线，用于后续对各种衬底等效电路，在计算出近似参数时获得准确参数。
仿真是针对一个具体电路进行的，将仿真值作为准确值来拟合，得到拟合曲线与修正系数，考虑到不可能每一个具体电路做一次仿真，后续采用拟合曲线与修正系数，基于近似值计算准确值，减少了仿真次数，提高了设计效率。
在本申请的一个具体实施例中，采用 Sentaurus TCAD 仿真工具模拟衬底等效电路网络的拟合曲线，得到拟合曲线。
采用回归预测，网络参数的校正函数都能够用决定系数 为0.99的幂函数来表示：
拟合曲线表达式如下：
(1)；
(2)；
式中， A表示晶体管有源区面积， 表示根据后续公式(4)计算出的晶体管有源区a和硅基片之间的电容值，/> 表示根据后续公式(5)计算出的晶体管有源区a到硅基片的第一电阻 /> 值，F 表示仿真的结果，/>表示仿真出的晶体管有源区a和硅基片之间的电容值，/>表示仿真出的晶体管有源区a到硅基片的电阻值。
在本申请的一个具体实施例中，具体地：
第一步，从低压扩频时钟发生器的整个版图中截取子版图，在子版图中包括高压反相器的输出端、模拟电路的控制端，分析高压反相器输出对模拟电路的影响。
子版图的结构如图3所示，包括第一晶体管有源区a、第二晶体管有源区b、端子c，第一晶体管有源区a连接到高压，第二晶体管有源区b连接到低压，端子c代表硅基片的背部连接点。
第二步，采用参数提取工具，从子版图中提取连接到特定节点的晶体管有源区的形状参数，近似计算衬底等效电路网络参数，对近似计算结果进行修正，生成衬底等效电路网表。
将硅基片等效为一个 RC 网络，RC 网络的频率满足下式，
(3)；
式 中，表示真空介电常数， /> 和 /> 分别表示介电常数和电阻率，式右侧表示固有频率。
由于硅基片电容的阻抗大于电阻，并联的电容和电阻可直接等效为电阻，衬底等效电路网络由埋氧化物 (Buried oxide, BOX) 层电容、电容 />、第一电阻、第二电阻 /> 和第三电阻 /> 主导。
其中，第一电容表示BOX层与第一晶体管有源区a之间的寄生电容，第二电容/>表示BOX层与第二晶体管有源区b之间的寄生电容，第一电阻/>表示第一晶体管有源区a与第二晶体管有源区b之间的寄生电阻，第二电阻/>表示第一晶体管有源区a与硅基片端子c之间的寄生电阻，第三电阻/>表示第二晶体管有源区b与硅基片端子c之间的寄生电阻。
对于低浓度n型掺杂的硅基片，电阻率为0.04Ω·m，根据公式 (1) 可计算出截止频率为 38.41GHz。
衬底等效电路网络参数的计算方法如下：
第一电容和第二电容/>可看作是单位面积上均匀分布的平板电容，表示为：
(4)；
其中：表示第一晶体管有源区a或第二晶体管有源区b， />表示 BOX 层的厚度，/>表示晶体管有源区面积，对于厚BOX层的SOI硅基片 />, />。
在厚硅基片中可忽略边缘效应的影响，每个晶体管有源区到硅基片的电阻近似为：
(5)；其中 /> 表示硅基片的厚度。
两个激活晶体管有源区之间的电阻 可近似为：
(6)；
根据公式 (6)，电阻与两个晶体管有源区之间的距离/>成正比，当前路径的面积可以近似成是硅基片的厚度/>和两个晶体管有源区的平均宽度 /> 的乘积，平均宽度/>由下式计算得到：
(7)；
式中， 表示第一晶体管有源区a的宽度，/>表示第二晶体管有源区b的宽度。
通过提取晶体管有源区面积、宽度和晶体管之间的有源区距离即可近似计算出衬底等效电路网络参数，网络参数包括第一电容、第二电容/>、第一电阻 />、第二电阻/> 和第三电阻 />。
在本申请的一个具体实施例中，从IC子版图中提取连接到特定节点的晶体管有源区的形状参数，包括晶体管有源区面积和晶体管有源区之间的距离，近似计算底等效电路网络参数。
第三步，基于近似计算结果，采用第一仿真工具进行仿真得到拟合曲线，对近似计算结果进行修正，克服边缘效应的影响。
第二步中的近似计算，是在忽略了边缘效应的影响且晶体管有源区面积 足够大的情况下进行的，为了使计算结果更准确和具有适应性，需要通过使用仿真工具准确地模拟衬底等效电路网络，通过拟合曲线计算出电阻和电容的拟合曲线，以得到网络参数的准确值。
(8)；
(9)；
式中，A表示晶体管有源区面积， 表示计算出的晶体管有源区a和硅基片之间的电容近似值，/> 表示计算出的晶体管有源区a到硅基片的电阻近似值，表示晶体管有源区a和硅基片之间的电容准确值，/>表示晶体管有源区a到硅基片的电阻准确值。
第四步，提取整个版图的电路参数和整个版图的实际电路网表，实际电路参数包括寄生电容、寄生电阻等实际参数。
第五步，利用第二仿真工具，将实际电路网表和衬底等效电路网表输入进行仿真，生成实际电路连接线表和衬底等效电路连接线表，若等效连接线名称与实际连接线名称相同，则仿真器自动将第一晶体管有源区连接到高压，将第二晶体管有源区连接到低压，若等效连接线名称与实际连接线名称不同，则人工将第一晶体管有源区连接到高压，将第二晶体管有源区连接到低压，连接完成后，进行仿真，得到高压器件电平转换对低压端信号的影响曲线。
将实际电路网表和衬底等效电路网表同时输入仿真工具进行仿真，是将实际电路与衬底等效电路结合起来，具体地分析衬底等效电路存在，引起高压信号对低压信号的干扰，提高了分析的准确度。
在本申请的一个具体实施例中，高压反相器对扩频时钟发生器频率的影响如图4所示，图中实线表示输出频率，虚线表示高压脉冲，在高压电平转换的瞬间，会引起低压输出频率的改变。
在相同有源区面积的情况下，采用第一仿真工具进行仿真，得到仿真数据与拟合曲线的示意图，如图5所示，表示第一电阻近似计算结果/>与仿真结果/>对比示意图，图中横坐标表示晶体管有源区面积，纵坐标表示电阻仿真结果/>与电阻近似计算结果/>的比值，曲线表示拟合曲线，点表示仿真结果。
如图6所示，表示电容近似计算结果/>与仿真结果/>对比示意图，图中横坐标表示晶体管有源区面积，纵坐标表示电容仿真结果/>与电容近似计算结果/>的比值，曲线表示拟合曲线，点表示仿真结果。
图5和图6的结果都表示：由于边缘效应的影响随着晶体管有源区面积的增大而减小，当晶体管有源区面积逐渐增大时，近似计算结果与TCAD仿真结果逐渐一致。
如图7所示，为反相器从正高电压输出到负高电压输出变化时，时钟发生器输出频率的实际测量结果与模拟结果的对比示意图，图中横坐标表示时间，左侧纵坐标表示实际测量数据，右侧纵坐标表示模拟数据，虚线表示仿真结果，实线表示IC产品的实际测量结果。
在高压电平转换的瞬间，低压输出信号会产生变化，实际测量结果也证实了这一点。
从图7中可以看出，实际测量的结果和本申请提出的预测结果存在一些偏差，这是由于传统的 EDA 工具无法提取 IC 的金属线之间的电容耦合，另外 PCB 的地耦合也会导致偏差的产生。尽管存在这些偏差，本申请的预测方法仍能够用来预测高压脉冲发生器对混合信号电路模块的干扰。
本申请的一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测系统，包括第一仿真工具、第二仿真工具，从整个版图中截取子版图，在子版图中包括待分析节点、第一晶体管有源区和第二晶体管有源区，第一晶体管有源区用于连接到高压，第二晶体管有源区用于连接到低压，用于分析第一晶体管有源区在电平转换时对第二晶体管有源区信号的影响。
采用第一仿真工具，设定器件参数，获得器件的仿真值；根据器件参数采用近似计算公式，计算器件的近似值，形成器件的仿真值、近似值数对，改变器件参数，获得多组仿真值、近似值数对，对多组仿真值、近似值数对进行回归计算，得到回归曲线和修正系数。
从子版图中提取连接到特定节点的晶体管有源区的形状参数，基于形状参数，近似计算衬底等效电路网络参数，利用拟合曲线，对近似计算结果进行修正，克服边缘效应的影响，得到准确值，结合衬底等效电路网络，生成衬底等效电路网表。
采用第一仿真工具，设定器件参数进行仿真，得到器件的电阻电容仿真值，根据本申请的近似计算方法，对器件参数进行近似计算，得到器件参数对应的近似值，形成近似值与仿真值数对。改变器件参数，得到多组近似值与仿真值数对。对多组近似值与仿真值数对进行回归计算，得到拟合曲线，用于对等效电路的近似计算结果进行修正。
器件参数包括器件面积、厚度等。
提取整个版图的电路参数和实际电路网表。
利用第二仿真工具，将实际电路网表和衬底等效电路网表输入，若等效连接线名称与实际连接线名称相同，仿真器自动将第一晶体管有源区连接到高压，将第二晶体管有源区连接到低压，若等效连接线名称与实际连接线名称不同，则需要人工将第一晶体管有源区连接到高压，将第二晶体管有源区连接到低压。
在连接线连接完成后，启动仿真，进行高压器件电平转换时对低压器件端信号的影响仿真，得到仿真曲线。
本申请的一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测系统终端设备，该实施例的终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，例如准确值计算程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请所述方法。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测终端设备中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成多个模块，各模块具体功能如下：
1.计算模块，用于计算准确值；
2.仿真模块，用于获得仿真值和仿真影响。
所述版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述上述示例仅仅是所述版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测终端设备的示例，并不构成对所述版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或组合某些部件，或不同的部件，例如所述版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所述处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU),还可以是其他通用处理器、数据信号处理器(Digital Signal Processor，DSP) 、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个所述一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测终端设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card ,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
所述一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测终端设备集成的模块/单元，如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测方法，其特征在于：包括获得修正系数，从整个版图中截取子版图，在子版图中包括待分析节点、第一晶体管有源区和第二晶体管有源区，第一晶体管有源区和第二晶体管有源区分别与待分析节点连接，生成衬底等效电路，第一晶体管有源区连接到高压，第二晶体管有源区连接到低压，提取子版图参数，基于子版图参数计算衬底等效电路网络参数近似值，根据修正系数计算衬底等效电路网络准确值，基于衬底等效电路和衬底等效电路网络准确值，得到子版图的衬底等效电路网表，提取整个版图的相关参数，基于整个版图的相关参数，生成整个版图的实际电路网表，将衬底等效电路网表和实际电路网表结合，确认第一晶体管有源区连接到高压、第二晶体管有源区连接到低压后，将衬底等效电路网表和实际电路网表同时输入仿真工具进行仿真，预测高压电平转换对低压信号的影响。
2.根据权利要求1所述的一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测方法，其特征在于：采用第一仿真工具，改变器件的模型参数，获得器件的仿真值；根据器件的模型参数进行近似计算，得到近似值，形成器件的近似值与仿真值数对，对若干个近似值与仿真值数进行回归计算，得到拟合曲线和修正系数。
3.根据权利要求2所述的一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测方法，其特征在于：拟合曲线表达式如下：
式中，A表示晶体管有源区面积，CBOX,Calc表示计算出的晶体管有源区a和硅基片c之间的电容近似值，Rac,Calc表示计算出的晶体管有源区a到硅基片c的电阻近似值，F表示仿真结果，CBOX,F表示仿真出的晶体管有源区a和硅基片c之间的电容值，Rac,F表示仿真出的晶体管有源区a到硅基片c的电阻值，式中的系数1.31·10-4、107.30表示修正系数。
4.根据权利要求1所述的一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测方法，其特征在于：提取晶体管有源区面积、宽度和晶体管之间的有源区距离，近似计算出衬底等效电路网络参数；在衬底等效电路网络的频率低于固有频率时，即：
式中，ε0表示真空介电常数，∈r和ρ分别表示介电常数和电阻率，式右侧表示固有频率，衬底等效电路网络由埋氧化物层电容CBOXa、电容CBOXb、第一电阻Rab、第二电阻Rac和第三电阻Rbc主导，电容的近似值以下式计算：
其中：i表示晶体管有源区，dBOX表示埋氧化物层的厚度，Ai表示晶体管有源区面积，
晶体管有源区i到硅基片的电阻近似为：
其中dHW表示硅基片的厚度；
两个激活晶体管有源区a、b之间的电阻Rab近似为：
电阻Rab与两个晶体管有源区a、b之间的距离dab成正比，当前路径的面积近似成是硅基片的厚度dHW和两个晶体管有源区的平均宽度的乘积，平均宽度/>由下式计算得到：
式中，ba表示晶体管有源区a的宽度，bb表示晶体管有源区b的宽度。
5.根据权利要求1所述的一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测方法，其特征在于：在计算出近似值后，根据修正系数和版图面积参数，计算衬底等效电路网络参数的准确值，计算公式如下：
式中，A表示晶体管有源区面积，CBOX,Calc表示计算出的晶体管有源区a和硅基片之间的电容近似值，Rac,Calc表示计算出的晶体管有源区a到硅基片的电阻近似值，CBOX,Z表示晶体管有源区a和硅基片之间的电容准确值，Rac,Z表示晶体管有源区a到硅基片的电阻准确值。
6.根据权利要求1所述的一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测方法，其特征在于：提取整个版图的电路参数和整个版图的实际电路网表，将衬底等效电路网表和实际电路网表结合，确认第一晶体管有源区连接到高压、第二晶体管有源区连接到低压后，采用第二仿真工具进行仿真，预测高压电平转换对低压信号的影响。
7.根据权利要求1所述的一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、从整个版图中截取包括待分析节点的子版图；
S2、从子版图中提取待分析节点版图的相关参数；
S3、基于相关参数近似计算衬底等效电路网络参数，利用拟合曲线对网络参数进行修正；
S4、基于修正后准确值和衬底等效电路，得到子版图的衬底等效电路网表；
S5、提取整个版图的相关参数；
S6、基于整个版图的相关参数，生成实际电路网表；
S7、将实际电路网表和衬底等效电路网表同时输入仿真工具进行仿真，得到高压器件电平转换对低压信号的影响曲线；
其中，步骤S1-S4与步骤S5-S6不分先后。
8.一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测系统，其特征在于：所述预测系统用于实现：从整个版图中截取子版图，在子版图中包括待分析节点、第一晶体管有源区和第二晶体管有源区，第一晶体管有源区用于连接到高压，第二晶体管有源区用于连接到低压，用于分析第一晶体管有源区在电平转换时对第二晶体管有源区信号的影响；采用第一仿真工具，设定器件参数，获得器件的仿真值，根据器件参数计算器件的近似值，形成器件的仿真值、近似值数对，对多组仿真值、近似值数对进行回归计算，得到拟合曲线和修正系数，从子版图中提取连接到待分析节点的晶体管有源区的形状参数，基于形状参数，近似计算衬底等效电路网络参数，对近似计算结果进行修正，计算子版图衬底等效电路网络参数的准确值；基于准确值，结合衬底等效电路网络，生成衬底等效电路网表；提取整个版图的电路参数和实际电路网表，将衬底等效电路网表和实际电路网表一起输入第四仿真工具进行仿真，将第一晶体管有源区连接到高压，将第二晶体管有源区连接到低压，预测高压电平转换时对低压信号影响，得到仿真曲线。
9.一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测系统终端，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一所述方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一所述方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311141782.6A CN116882356B (zh) | 2023-09-06 | 2023-09-06 | 一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311141782.6A CN116882356B (zh) | 2023-09-06 | 2023-09-06 | 一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116882356A CN116882356A (zh) | 2023-10-13 |
| CN116882356B true CN116882356B (zh) | 2023-12-22 |
Family
ID=88257229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311141782.6A Active CN116882356B (zh) | 2023-09-06 | 2023-09-06 | 一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116882356B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6438733B1 (en) * | 1999-03-04 | 2002-08-20 | Simplex Solutions, Inc. | IC substrate noise modeling with improved surface gridding technique |
| JP2007134661A (ja) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Ar Tech:Kk | 基板結合等価回路の生成方法 |
| KR20090000249A (ko) * | 2007-02-08 | 2009-01-07 | 인하대학교 산학협력단 | 고주파 영역의 무선주파수 전계 효과 트랜지스터 전산 모사방법 |
| CN110909516A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-03-24 | 西北核技术研究院 | 单粒子效应电路仿真中考虑有源区形状尺寸影响的建模方法 |
| CN111025038A (zh) * | 2019-08-28 | 2020-04-17 | 湖南大学 | 一种电驱系统辐射电磁干扰预测方法及系统 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100929726B1 (ko) * | 2007-12-26 | 2009-12-03 | 주식회사 동부하이텍 | 고전압 소자에서의 기판 전류 예측 방법 |
| CN102184879A (zh) * | 2011-05-03 | 2011-09-14 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种soi场效应晶体管的tcad仿真校准方法 |
-
2023
- 2023-09-06 CN CN202311141782.6A patent/CN116882356B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6438733B1 (en) * | 1999-03-04 | 2002-08-20 | Simplex Solutions, Inc. | IC substrate noise modeling with improved surface gridding technique |
| JP2007134661A (ja) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Ar Tech:Kk | 基板結合等価回路の生成方法 |
| KR20090000249A (ko) * | 2007-02-08 | 2009-01-07 | 인하대학교 산학협력단 | 고주파 영역의 무선주파수 전계 효과 트랜지스터 전산 모사방법 |
| CN111025038A (zh) * | 2019-08-28 | 2020-04-17 | 湖南大学 | 一种电驱系统辐射电磁干扰预测方法及系统 |
| CN110909516A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-03-24 | 西北核技术研究院 | 单粒子效应电路仿真中考虑有源区形状尺寸影响的建模方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Equivalent circuit modeling of static substrate thermal coupling using VCVS representation;D.J.Walkey etal.;《IEEE Journal of Solid-state Circuites》;第37卷(第9期);第1198-1206页 * |
| 数模混合电路衬底耦合模型研究;刘庆华, 胡俊, 吴智, 黄均鼐;微电子学(02);第21-24+29页 * |
| 电压源换流器高压直流输电的动态等效电路及其特性分析;梁海峰;李庚银;周明;李广凯;赵成勇;;中国电机工程学报(13);第55-62页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116882356A (zh) | 2023-10-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100510035B1 (ko) | 핫캐리어열화추정방법 | |
| US6182269B1 (en) | Method and device for fast and accurate parasitic extraction | |
| JP2001256271A (ja) | 不要輻射解析方法および装置 | |
| CN104376138B (zh) | 集成电路芯片的时序确定方法和装置 | |
| CN109214023B (zh) | 一种工艺设计工具包的测试方法及装置 | |
| JP2003030273A (ja) | 不要輻射解析方法および不要輻射解析装置 | |
| US20160171136A1 (en) | Method for automated assistance to design nonlinear analog circuit with transient solver | |
| JP2784104B2 (ja) | タイミングシミュレーションシステム | |
| Zhang et al. | Parasitic-aware optimization and retargeting of analog layouts: A symbolic-template approach | |
| JP5504506B2 (ja) | シミュレーション方法及びシミュレーション装置 | |
| US8850374B2 (en) | Method of reducing parasitic mismatch | |
| US20150331989A1 (en) | Metal interconnect modeling | |
| Kashyap et al. | A nonlinear cell macromodel for digital applications | |
| CN116882356B (zh) | 一种版图布局中高压电平转换影响低压信号的预测方法 | |
| Jiang et al. | MIRID: Mixed-mode IR-drop induced delay simulator | |
| US6959250B1 (en) | Method of analyzing electromagnetic interference | |
| US6629301B1 (en) | Determining transistor widths using the theory of logical effort | |
| Qi et al. | Fast decap allocation algorithm for robust on-chip power delivery | |
| US6839887B1 (en) | Method and system for predictive multi-component circuit layout generation with reduced design cycle | |
| KR102541065B1 (ko) | S-파라미터 생성 장치 및 방법 | |
| US20230367937A1 (en) | System and Method for Generating Device Model Parameter | |
| JP2004319828A (ja) | 回路シミュレーション方法および半導体集積回路装置 | |
| KR100475014B1 (ko) | 인터콘넥터의 지연 시간 계산방법 | |
| Patidar et al. | Evaluation Trends and Development In Integrated Circuit Parasitic Extraction | |
| JP2000194734A (ja) | 半導体集積回路のバックアノテ―ション方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |