KR101661993B1 - Apparatus and method for estimation of sram performance margin using worst case sampling - Google Patents

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Abstract

본 발명은 최악의 경우를 샘플링하는 SRAM 성능 마진 평가 장치 및 방법에 관한 것으로, SRAM 셀의 풀다운 트랜지스터, 풀업 트랜지스터 및 패스게이트 트랜지스터 중 적어도 하나의 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF, VTLIN, 및 VTSAT 값을 포함하는 몬테카를로 시뮬레이션을 위한 샘플을 생성하는 샘플생성부, 상기 생성된 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, 및 IOFF 값을 가우시안 분포로 멱변환하는 멱변환부, 상기 VTLIN, VTSAT 값 및 멱변환된 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF 값에 근거하여 상기 샘플에 대한 워드라인 기입 트립 전압, 워드라인 독출 보유 전압, 독출 정적 잡음 마진 및 쓰기 가능 전류 중 적어도 하나를 산출하는 척도산출부, 상기 산출된 워드라인 기입 트립 전압, 워드라인 독출 보유 전압, 독출 정적 잡음 마진 및 쓰기 가능 전류 중 적어도 하나에 근거하여 상기 샘플의 읽기 및 쓰기 마진 중 적어도 하나를 분석하는 마진평가부를 포함하여 구성되며, 몬테카를로 시뮬레이션을 사용하여 확률 변수의 SRAM 성능에 대한 영향을 평가하는 데 있어서 최악의 경우를 샘플링함으로써 시뮬레이션의 계산 복잡도를 크게 절감하고 공정상의 확률 변수가 실제 SRAM의 성능에 미치는 영향을 신속하고 정확하게 평가할 수 있다.The present invention relates to an SRAM performance margin evaluating apparatus and method for sampling a worst case, wherein at least one of pull-down transistors, pull-up transistors and pass-gate transistors of an SRAM cell, I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , I OFF , V TLIN , and V TSAT values, a sample generator for generating samples for Monte Carlo simulation including V TSAT values, a power exponent for power-converting the generated I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW and I OFF values into a Gaussian distribution converting section, the V TLIN, V TSAT value and a power-converted I DLIN, I DSAT, I HIGH, I LOW, the word line write trip voltage, holding voltage word line read out for the sample on the basis of the I OFF value, read out the static And a write enable current based on at least one of the calculated word line write trip voltage, the word line read retention voltage, the read static noise margin, and the write enable current based on the calculated word line write trip voltage, And a margin evaluator for analyzing at least one of the read and write margins of the sample to estimate the effect of the random variable on the SRAM performance using Monte Carlo simulation by sampling the worst case, And can quickly and accurately evaluate the effect of process random variables on the performance of the actual SRAM.

Description

최악의 경우를 샘플링하는 SRAM 성능 마진 평가 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATION OF SRAM PERFORMANCE MARGIN USING WORST CASE SAMPLING}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an SRAM performance margin evaluation apparatus and method for sampling a worst case,

본 발명은 최악의 경우를 샘플링하는 SRAM 성능 마진 평가 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 몬테카를로 시뮬레이션을 사용하여 확률 변수의 SRAM 성능에 대한 영향을 평가하는 데 있어서 최악의 경우를 샘플링하는 SRAM 성능 마진 평가 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an SRAM performance margin evaluation apparatus and method for sampling a worst case, and more particularly, to an SRAM performance margin evaluation apparatus and method for estimating the worst case SRAM performance in evaluating the influence of a random variable on SRAM performance using Monte Carlo simulation And a margin evaluating apparatus and method.

스태틱 램(Static RAM, SRAM)을 포함한 CMOS 소자에 있어서 생산 공정에서 야기되는 변화가 소자에 미치는 영향은 최근 중요한 문제가 되었다. 특히 임의 변화(Random Variation)는 시스템적 변화에 비해 소자 성능에 큰 영향을 미치며 시스템적 변화는 팹 공정 및 레이아웃 최적화를 통하여 제어할 수도 있다. 반도체 소자 성능의 임의 성능 변화는 예측하기 어려우나 이를 통계적 분포로 특성화할 수 있다. 특히 SRAM 비트 셀(Bit Cell)을 구성하는 반도체 소자의 임의 변화는 SRAM 동작에 치명적인 영향을 줄 수 있는 수준에서 인접하는 소자 사이의 미스매치(Mismatch)를 야기시킬 수 있으며 이는 SRAM의 읽기 및 쓰기 마진(Read/Write Margins)과 매우 깊게 연관되어 있다. 반도체 CMOS 소자의 임의 변화가 SRAM 비트 셀에 미치는 영향을 정량적으로 예측하고 평가하기 위해서, 전통적으로 읽기 및 쓰기 마진은 집적회로에 주안점을 둔 시뮬레이션 프로그램을 사용하거나 티캐드(Technology Computer Aided Design, TCAD)내에 포함된 복합 모드(Mixed Mode) 시뮬레이션을 사용하여 몬테카를로 시뮬레이션 방식으로 평가되었다. 그러나 6 시그마(σ)를 넘는 데이터를 생성하는 데 필요한 시뮬레이션의 수는 5억회를 초과하며 따라서 과다한 비용 및 시간이 요구된다.
The impact of changes in the manufacturing process on devices has become a major concern in CMOS devices including static RAM (SRAM). In particular, random variation has a significant effect on device performance over system changes, and system changes can be controlled through fab process and layout optimization. Any change in the performance of a semiconductor device is difficult to predict but can be characterized by a statistical distribution. In particular, a random change of a semiconductor device constituting an SRAM bit cell may cause a mismatch between neighboring devices at a level that can seriously affect the SRAM operation. This is because the SRAM reading and writing margin (Read / Write Margins). In order to quantitatively predict and evaluate the effect of any change in semiconductor CMOS devices on SRAM bit cells, traditionally, read and write margins have been used in simulation programs that focus on integrated circuits, or in TCAD (Technology Computer Aided Design) (Monte-Carlo simulation) using the Mixed Mode simulations included in the simulation. However, the number of simulations required to generate data exceeding 6 sigma (σ) exceeds 500 million times, and thus excessive cost and time are required.

한국공개특허 제10-2006-0062034호 (공개일: 2006.06.09., 발명의 명칭 : 반도체 제조 프로세스를 용이하게 하는 제1 원리 시뮬레이션의 사용 시스템, 방법, 및 컴퓨터 판독 가능한 매체, 청구범위 제1항)가 있다.Korean Patent Application No. 10-2006-0062034 (published on June 6, 2006, entitled: SYSTEM USE, METHOD, AND COMPUTER-READABLE MEDIUM USING THE FIRST PRINCIPLE SIMULATION ENABLING SEMICONDUCTOR MANUFACTURING PROCESS, ).

본 발명은 몬테카를로 시뮬레이션을 사용하여 확률 변수의 SRAM 성능에 대한 영향을 평가하는 데 있어서 최악의 경우를 샘플링하는 SRAM 성능 마진 평가 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
It is an object of the present invention to provide an SRAM performance margin evaluation apparatus and method for sampling the worst case in evaluating the influence of random variables on SRAM performance using Monte Carlo simulation.

본 발명의 일 측면에 따른 최악의 경우를 샘플링하는 SRAM 성능 마진 평가 장치는 SRAM 비트 셀의 풀다운 트랜지스터, 풀업 트랜지스터 및 패스게이트 트랜지스터 중 적어도 하나에 대하여 소자 샘플의 목표점인 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF, VTLIN, 및 VTSAT 값을 입력받는 입력부, 상기 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, 및 IOFF 값 중 적어도 하나를 가우시안 분포로 멱변환하고 상기 소자 샘플의 목표점 및 상기 멱변환된 값 중 적어도 하나에 근거하여 상기 소자 샘플을 생성하는 멱변환부, 상기 생성된 소자 샘플에 근거하여 SRAM 비트 셀 샘플을 생성하는 샘플생성부, 상기 VTLIN, VTSAT 값 및 멱변환된 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF 값에 근거하여 상기 SRAM 비트 셀 샘플의 WWTV 및 WRRV 중 적어도 하나를 산출하는 척도산출부 및 상기 산출된 WWTV 및 WRRV에 근거하여 RSNM 및 IW 중 적어도 하나를 분석하는 마진평가부를 포함한다.SRAM performance margins for sampling the worst case, in accordance with one aspect of the invention the evaluation device is the target point of the component sample in at least one of pull-down transistor, the pull-up transistors and the pass-gate transistors of the SRAM bit cells I DLIN, I DSAT, I HIGH , I LOW , I OFF , V TLIN , and V TSAT values, and at least one of I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , and I OFF values to a Gaussian distribution, a target point and the power law and of the converted value based on at least one of a power converter for generating the component sample, the resulting device based on a sample by sample generator for generating the SRAM bit cell sample, the V TLIN, V TSAT value and A scale calculation unit for calculating at least one of WWTV and WRRV of the SRAM bit cell sample based on the power-converted I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , and I OFF values; and a scale calculation unit for calculating, based on the calculated WWTV and WRRV, NM, and I W. In the present embodiment ,

바람직하게는, 상기 멱변환부는 상기 소자 샘플에 포함되는 각 값이 확률분포 상에서 기 설정된 영역 외부에서 선택되도록 상기 소자 샘플을 생성한다.Preferably, the power conversion unit generates the device sample so that each value included in the device sample is selected outside the predetermined area on the probability distribution.

바람직하게는, 상기 기 설정된 영역은 상기 소자 샘플의 목표점으로부터 3σ 이상의 범위 이내이다.Preferably, the predetermined region is within a range of 3 or more from the target point of the device sample.

바람직하게는, 상기 멱변환부는 상기 VTLIN, VTSAT 값 및 멱변환된 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF 값으로 이루어진 소자 샘플을 가우시안 분포에 따라 확장한다.Preferably, the power conversion unit expands the device samples made up of the V TLIN and V TSAT values and the power-converted I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , and I OFF values according to the Gaussian distribution.

바람직하게는, 상기 샘플생성부는 상기 멱변환부가 생성한 소자 샘플 중 풀다운 트랜지스터, 풀업 트랜지스터 및 패스게이트 트랜지스터에 각각 대응하는 소자 샘플을 선택하여 상기 SRAM 비트 셀 샘플을 생성한다.Preferably, the sample generator generates the SRAM bit cell samples by selecting the element samples corresponding to the pull-down transistor, the pull-up transistor, and the pass gate transistor among the element samples generated by the power converter.

본 발명의 다른 측면에 따른 최악의 경우를 샘플링하는 SRAM 성능 마진 평가 방법은 입력부가 SRAM 비트 셀의 풀다운 트랜지스터, 풀업 트랜지스터 및 패스게이트 트랜지스터 중 적어도 하나에 대하여 소자 샘플의 목표점인 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF, VTLIN, 및 VTSAT 값을 입력받는 단계, 멱변환부가 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, 및 IOFF 값 중 적어도 하나를 가우시안 분포로 멱변환하고 상기 소자 샘플의 목표점 및 상기 멱변환된 값 중 적어도 하나에 근거하여 상기 소자 샘플을 생성하는 단계, 샘플생성부가 상기 소자 샘플에 근거하여 SRAM 비트 셀 샘플을 생성하는 단계, 척도산출부가 VTLIN, VTSAT 값 및 멱변환된 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF 값에 근거하여 상기 SRAM 비트 셀 샘플의 WWTV 및 WRRV 중 적어도 하나를 산출하는 단계 및 마진평가부가 상기 산출된 WWTV 및 WRRV에 근거하여 RSNM 및 IW 중 적어도 하나를 분석하는 단계를 포함한다.
SRAM performance margin evaluation method for sampling a worst-case according to another aspect of the invention I DLIN input unit of the target point of the element sample with respect to the pull-down transistor, at least one of pull-up transistors and the pass-gate transistors of the SRAM bit cell, I DSAT, I HIGH, I LOW, I OFF, V TLIN, and V step of receiving the TSAT value, a power converting part I DLIN, I DSAT, I HIGH, and at least one of the I LOW, and I OFF value of a power conversion by the Gaussian distribution the method comprising steps of: based on at least one of the target point and values of the power law transformation on the device sample generating the component sample, the sample generation unit generating a SRAM bit cell sample on the basis of the component sample, measure calculating portion V TLIN, V TSAT value and a power-converted I DLIN, I DSAT, I HIGH, LOW I, I OFF value to the SRAM bit cells of the sample WWTV and calculating at least one of the acid addition WRRV and margin assessment based on Based on the WWTV WRRV and a step of analyzing at least one of RSNM and I W.

본 발명에 따르면, 몬테카를로 시뮬레이션을 사용하여 확률 변수의 SRAM 성능에 대한 영향을 평가하는 데 있어서 최악의 경우 발생시키는 반도체 CMOS 소자를 생성 및 샘플링함으로써 반도체 CMOS 소자 성능의 임의 변화에 따른 6 시그마 이상의 통계적으로 유의미한 정량적 평가가 필요한 SRAM 성능에 대한 영향을 평가하는 데 필요한 비용 및 시간을 절감하고, 시뮬레이션의 계산 복잡도를 크게 절감하며, 공정에서 발생하는 반도체 CMOS 소자의 임의 성능변화가 실제 SRAM의 성능에 미치는 영향을 신속하고 정확하게 평가할 수 있다.
According to the present invention, the worst case semiconductor CMOS device is generated and sampled by using Monte Carlo simulation to evaluate the influence of the random variable on the SRAM performance, thereby statistically increasing the 6-sigma or more Reducing the cost and time required to evaluate the impact on SRAM performance, which requires significant quantitative evaluation, greatly reducing the computational complexity of the simulation, and the effect of random performance changes in semiconductor CMOS devices on the performance of real SRAM Can be evaluated quickly and accurately.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최악의 경우를 샘플링하는 SRAM 성능 마진 평가 장치의 블록도이다.
도 2는 TCAD 시뮬레이션 및 본 발명의 일 실시예에 따른 단순화한 모델로부터 얻은 7가지 I-V 목표점의 확률 그래프이다.
도 3은 TCAD 시뮬레이션 및 본 발명의 일 실시예에 따른 단순화한 모델의 드레인 전류 대 게이트 전압 곡선이다.
도 4는 TCAD 시뮬레이션에 따른 데이터 및 본 발명의 일 실시예에 따른 단순화한 모델에 따라 확장된 데이터의 온 및 오프 전류를 도시하는 그래프이다.
도 5는 SRAM 셀의 회로도 및 본 발명의 일 실시예에 따른 읽기 및 쓰기 척도 와 그 확률 분포를 도시하는 그래프이다.
도 6은 RSNM과 WRRV 및 IW와 WWTV의 상관관계를 도시하는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 최악의 경우의 샘플링과 무작위 샘플링을 비교하는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 최악의 경우를 샘플링하는 SRAM 성능 마진 평가 방법의 동작을 도시한 순서도이다.
1 is a block diagram of an SRAM performance margin evaluation apparatus for sampling a worst case according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a probability graph of seven IV target points obtained from a simplified model according to one embodiment of the present invention and TCAD simulation.
Figure 3 is a drain current versus gate voltage curve of a simplified model according to a TCAD simulation and an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing on and off currents of data extended according to a TCAD simulation and a simplified model according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a circuit diagram of an SRAM cell and a read and write scale and a probability distribution thereof according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the correlation between the W and I and RSNM and WRRV WWTV.
Figure 7 is a graph comparing worst case and random sampling in accordance with an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating an operation of the SRAM performance margin evaluation method for sampling the worst case according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 최악의 경우를 샘플링하는 SRAM 성능 마진 평가 장치 및 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an SRAM performance margin evaluation apparatus and method for sampling the worst case according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최악의 경우를 샘플링하는 SRAM 성능 마진 평가 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of an SRAM performance margin evaluation apparatus for sampling a worst case according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 최악의 경우를 샘플링하는 SRAM 성능 마진 평가 장치는 샘플생성부(100), 멱변환부(200), 척도산출부(300), 마진평가부(400), 입력부(500) 및 출력부(600)를 포함하여 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 1, the SRAM performance margin evaluation apparatus for sampling the worst case according to an embodiment of the present invention includes a sample generation unit 100, a power conversion unit 200, a scale calculation unit 300, a margin evaluation (400), an input unit (500), and an output unit (600).

입력부(500)는 SRAM 비트 셀의 풀다운 트랜지스터, 풀업 트랜지스터 및 패스게이트 트랜지스터 중 적어도 하나에 대하여 소자 샘플의 목표점(Target Point)인 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF, VTLIN, 및 VTSAT 값을 입력받는다. 또한 입력부는 SRAM 셀의 풀다운 트랜지스터, 풀업 트랜지스터 및 패스게이트 트랜지스터에 사용되는 CMOS 소자의 채널 길이 및 폭을 입력받을 수도 있다. SRAM 셀을 구성하는 소자(Device)는 CMOS 트랜지스터로 구성될 수 있으며, CMOS 트랜지스터의 전류 대 전압(Current-Versus-Voltage, I-V) 곡선에는 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF, VTLIN, 및 VTSAT이 목표점으로서 존재할 수 있다. 여기에서 IDLIN은 선형(Linear) 드레인 전류, IDSAT는 포화(Saturation) 드레인 전류, IHIGH는 게이트 전압이 전원 전압이고 드레인 전압이 전원 전압의 절반일 때의 드레인 전류, ILOW는 게이트 전압이 전원 전압의 절반이고 드레인 전압이 전원 전압일 때의 드레인 전류, IOFF는 오프 전류, VTLIN은 선형 문턱 전압, VTSAT는 포화 문턱 전압을 의미한다. 이러한 7가지 목표점을 입력 변수로 사용하여 소자의 특성 곡선을 단순화하여 재설정(Reconfigure)함으로써 소자의 단순화한 모델을 구성할 수 있음이 당업자에게 알려져 있으며, 이러한 단순화한 모델을 통한 I-V 곡선 산출 결과가 TCAD 시뮬레이션과 일치함이 알려져 있다. 따라서 입력부(100)를 통하여 입력받은 목표점의 값으로부터 일정한 확률분포에 따라 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF, VTLIN, 및 VTSAT 값이 분포하는 소자 샘플을 생성하여 몬테카를로 시뮬레이션에 따른 SRAM 성능 마진의 평가를 수행할 수 있다.Input unit 500 is an I DLIN, I DSAT, I HIGH, I LOW, I OFF, V TLIN target point of the component sample (Target Point) for at least one of pull-down transistor, the pull-up transistors and the pass-gate transistors of the SRAM bit cells, And a V TSAT value. Also, the input unit may receive the channel length and width of the CMOS device used in the pull-down transistor, the pull-up transistor, and the pass gate transistor of the SRAM cell. The devices constituting the SRAM cell can be composed of CMOS transistors. Current-versus-voltage (IV) curves of CMOS transistors include I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , I OFF , V TLIN , and V TSAT may exist as target points. Where I DLAT is the linear drain current, I DSAT is the saturation drain current, I HIGH is the drain current when the gate voltage is the supply voltage and the drain voltage is half of the supply voltage, I LOW is the drain current when the gate voltage is Drain current when the drain voltage is half of the supply voltage and the drain voltage is the supply voltage, I OFF is the off current, V TLIN is the linear threshold voltage, and V TSAT is the saturation threshold voltage. It is known to those skilled in the art that a simplified model of the device can be constructed by simplifying and reconfiguring the characteristic curve of the device by using these seven target points as input variables. The result of calculating the IV curve by this simplified model is TCAD It is known that this is consistent with the simulation. Therefore, a device sample in which I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , I OFF , V TLIN , and V TSAT values are distributed according to a certain probability distribution from the value of the target point input through the input unit 100 is generated and the Monte Carlo simulation The performance margin of the SRAM can be evaluated.

도 3은 TCAD 시뮬레이션 및 본 발명의 일 실시예에 따른 단순화한 모델의 드레인 전류 대 게이트 전압 곡선이다. 도 3을 참조하면 22 nm 핀형 펫(Fin-shaped Field-Effect Transistor, FinFET) 소자의 I-V 곡선에서 TCAD 시뮬레이션에 의한 데이터와 단순화한 모델에 의한 데이터가 5% 마진의 오차 내에서 일치함을 알 수 있다. 또한 SRAM의 읽기 및 쓰기 마진을 계산하기 위해 SRAM 셀의 각 저장 노드(Storage Node)에 대한 키르히호프(Kirchhoff) 전류 법칙 방정식을 푸는 데에 있어서 각 SRAM 소자의 I-V 곡선이 핵심적인 역할을 한다. 만일 무작위적인 변화가 SRAM 소자에 일어난다면, 그 SRAM 소자의 I-V 곡선이 변화할 수 있으며 따라서 7가지 목표점이 변화할 수 있고, 이는 SRAM의 읽기 및 쓰기 마진의 변화를 야기할 수 있다. 그러나 소자 샘플의 수가 제한되어 있으면, SRAM의 수율을 평가하기 위해서는 샘플 크기의 확장이 필요할 수 있다. 소자 샘플 크기의 확장을 위해서는 상술한 몬테카를로 시뮬레이션을 위한 샘플을 구성하는 7가지 목표점의 통계적 특성을 이용한다. Figure 3 is a drain current versus gate voltage curve of a simplified model according to a TCAD simulation and an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, in the IV curve of the 22-nm fin-shaped field-effect transistor (FinFET) device, the data by the TCAD simulation and the data by the simplified model are consistent within a margin of 5% have. The I-V curve of each SRAM device plays a key role in solving the Kirchhoff current law equation for each storage node of the SRAM cell to calculate the read and write margins of the SRAM. If a random change occurs in an SRAM device, the I-V curve of the SRAM device may change and thus the seven target points may change, which may result in a change in the SRAM read and write margins. However, if the number of device samples is limited, an extension of the sample size may be required to evaluate the yield of the SRAM. In order to expand the device sample size, the statistical characteristics of the seven target points constituting the sample for the above-mentioned Monte Carlo simulation are used.

도 2는 TCAD 시뮬레이션 및 본 발명의 일 실시예에 따른 단순화한 모델로부터 얻은 7가지 I-V 목표점의 확률 그래프이다. 도 2를 참조하면, TCAD 시뮬레이션을 통하여 얻은 500가지 다른 I-V 곡선으로부터 얻은, 라인-에지 거칠기(Line-edge Roughness, LER), 무작위 도핑 변화(Random Dopant Fluctuation, RDF), 일함수 변화(Work-Function Variation, WFV)를 포함하는 확률 변수로부터 야기되는 7가지 목표점의 분포를 볼 수 있다. VTSAT 및 VTLIN를 제외한 5가지 목표점은 가우시안 분포를 따르지 않는다. 비-가우시안 분포의 본질적인 성질을 왜곡하지 않고 샘플 크기가 신뢰성 있는 SRAM 수율 분석이 가능한 정도로 확장되어야 한다. 이를 위해서 상기 5가지 목표점의 집합의 개수를 확장하는데 멱변환(Power Transform)을 적용할 수 있다. 멱변환에 의하여 비-가우시안 분포를 가우시안 분포로 대체할 수 있음은 당업자에게 알려져 있다.Figure 2 is a probability graph of seven IV target points obtained from a simplified model according to one embodiment of the present invention and TCAD simulation. Referring to FIG. 2, line-edge roughness (LER), random dopant fluctuation (RDF), and work-function variation obtained from 500 different IV curves obtained through TCAD simulation Variation, WFV) can be seen from the distribution of the seven target points resulting from the random variable. The five target points except V TSAT and V TLIN do not follow the Gaussian distribution. The sample size must be extended to allow reliable SRAM yield analysis without distorting the intrinsic nature of the non-Gaussian distribution. For this purpose, a power transform can be applied to expand the number of sets of the five target points. It is known to those skilled in the art that non-Gaussian distributions can be replaced by Gaussian distributions by power conversion.

멱변환부(200)는 상기 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, 및 IOFF 값 중 적어도 하나를 가우시안 분포로 멱변환하고 상기 소자 샘플의 목표점 및 상기 멱변환된 값 중 적어도 하나에 근거하여 상기 소자 샘플을 생성한다. 이 때, 멱변환부(200)는 소자 샘플에 포함되는 각 값이 확률분포 상에서 기 설정된 영역 외부에서 선택되도록 상기 소자 샘플을 생성할 수 있으며, 기 설정된 영역은 목표점으로부터 3σ(표준편차) 이상의 범위 이내일 수 있다. 이 때, 멱변환부(200)는 VTSAT, VTLIN 값 및 멱변환된 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF 값으로 이루어진 소자 샘플을 가우시안 분포에 따라 확장하여 개수를 증가시킬 수 있다. 즉, 멱변환부(200)는 가우시안 분포를 따르는 VTSAT 및 VTLIN은 가우시안 분포를 활용하여 총 개수를 증가시키고, 비-가우시안 분포를 따르는 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, 및 IOFF는 우선 멱변환을 이용하여 총 샘플의 개수를 확장한 뒤 이를 원래의 데이터로 역변환시켜 총 개수를 증가시킬 수 있다.The power conversion unit 200 performs a power conversion on at least one of the I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , and I OFF values to a Gaussian distribution, and based on at least one of the target point and the power- Thereby generating the device sample. In this case, the power conversion unit 200 can generate the device sample so that each value included in the device sample is selected outside the predetermined region on the probability distribution, and the predetermined region has a range of 3? (Standard deviation) Lt; / RTI > At this time, the power conversion unit 200 expands the device samples consisting of V TSAT , V TLIN value and power-converted I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , and I OFF values according to the Gaussian distribution to increase the number . That is, a power conversion unit 200 increases the total number by using a Gaussian distribution is a Gaussian distribution V TSAT and V TLIN to follow and the non-conforming to Gaussian distribution I DLIN, I DSAT, I HIGH, I LOW, and I OFF can increase the total number by first expanding the total number of samples using the power conversion and then inversely converting the total number of samples to the original data.

즉, 각 I-V 목표의 확률 그래프를 도시하는 도 2를 참조하면, 단순화된 모델 데이터는 멱변환을 사용하여 원 분포를 왜곡하지 않고 확장될 수 있다. 이 때, 입력부(500)가 입력받거나 멱변환부(200)가 입력받은 소자 샘플의 목표점에 근거하여 생성한 소자 샘플에 포함된, VTSAT 및 VTLIN를 제외한 5가지 목표점을 나타내는 데이터가 멱변환을 통하여 가우시안 분포로 변환되어 가우시안 분포에 따라 확장된 크기의 소자 샘플 데이터를 생성하는 데 사용될 수 있다. 도 2를 참조하면 확장된 데이터 그래프는 원 데이터에 잘 부합하며 확장된 데이터의 범위는 3σ(표준편차)를 넘는다. 즉, 상술한 바와 같이, 소자 샘플에 포함되는 각 값이 선택되는 기 설정된 영역이 목표점으로부터 3σ 범위 이내로 설정될 수 있다. That is, referring to FIG. 2, which shows a probability graph of each IV target, the simplified model data can be expanded without distorting the original distribution using the power transformation. At this time, data representing five target points other than V TSAT and V TLIN contained in the element sample generated based on the target point of the element sample received by the input unit 500 or input to the power conversion unit 200 are subjected to the power conversion To be converted into a Gaussian distribution and used to generate device sample data of an extended size according to the Gaussian distribution. Referring to FIG. 2, the extended data graph corresponds well to the original data, and the extended data range exceeds 3σ (standard deviation). That is, as described above, the predetermined region in which each value included in the element sample is selected can be set within a range of 3σ from the target point.

도 4는 TCAD 시뮬레이션에 따른 데이터 및 본 발명의 일 실시예에 따른 단순화한 모델에 따라 확장된 샘플 데이터의 온 및 오프 전류를 도시하는 그래프이다. 도 4는 확장된 데이터와 원 데이터의 온 및 오프 전류를 도시하는 그래프로서, 이러한 확장된 데이터가 원 데이터에 잘 부합함을 보여준다. 4 is a graph showing on and off currents of the data according to the TCAD simulation and the extended sample data according to the simplified model according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a graph showing the on and off currents of the expanded data and the original data, showing that such expanded data fits the original data.

도 5는 SRAM 셀의 회로도 및 본 발명의 일 실시예에 따른 읽기 및 쓰기 척도 와 그 확률 분포를 도시하는 그래프이다. 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 SRAM 셀에는 풀다운(Pull-down, PD) 트랜지스터(PD1, PD2), 패스게이트(Pass-gate, PG) 트랜지스터(PG3, PG4) 및 풀업(Pull-up, PU) 트랜지스터(PU5, PU6)가 SRAM 소자로서 포함될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 샘플생성부(300)가 22nm FinFET 기반의 SRAM 셀의 I-V 목표점을 10000000 세트(Set) 생성하여 SRAM 읽기 및 쓰기 마진을 분석하였다. 도 5의 (b)는 TCAD 시뮬레이션 및 단순화된 모델에 따라 생성된 버터플라이 곡선을 비교하고, 도 5의 (c)는 TCAD 시뮬레이션 및 단순화된 모델에 따라 생성된 쓰기-N-곡선(Write-N-Curve)을 비교한다. 각 경우 SRAM 마진 척도(Metric)는 TCAD 시뮬레이션 및 단순화된 모델이 서로 일치하였다. 샘플생성부(400)는 생성된 소자 샘플에 근거하여 SRAM 비트 셀 샘플을 생성한다. 이 때 샘플생성부(400)는 멱변환부(200)가 생성한 소자 샘플 중 풀다운 트랜지스터, 풀업 트랜지스터 및 패스게이트 트랜지스터에 각각 대응하는 소자 샘플을 선택하여 SRAM 비트 셀 샘플을 생성할 수 있다.5 is a graph showing a circuit diagram of an SRAM cell and a read and write scale and a probability distribution thereof according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5A, pull-down transistors PD1 and PD2, pass-gate and PG transistors PG3 and PG4, and pull- , PU) transistors PU5 and PU6 may be included as SRAM elements. In an embodiment of the present invention, the sample generator 300 generates 10000000 sets of I-V target points of a 22 nm FinFET-based SRAM cell, and analyzes SRAM read and write margins. Figure 5 (b) compares the butterfly curves generated according to the TCAD simulation and the simplified model, Figure 5 (c) shows the TCAD simulation and the Write-N curve generated according to the simplified model -Curve). In each case, the SRAM margin metric was consistent with the TCAD simulation and the simplified model. The sample generator 400 generates SRAM bit cell samples based on the generated device samples. At this time, the sample generator 400 may generate a SRAM bit cell sample by selecting a device sample corresponding to a pull-down transistor, a pull-up transistor, and a pass gate transistor among the device samples generated by the power converter 200.

척도산출부(300)는 VTLIN, VTSAT 값 및 멱변환된 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF 값에 근거하여 SRAM 비트 셀 샘플의 WWTV 및 WRRV 중 적어도 하나를 산출한다. SRAM 읽기 및 쓰기 정도를 분석하기 위한 척도로써 워드라인 트립 전압(Wordline Write Trip Voltage, WWTV), 워드라인 독출 유지 전압(Wordline Read Retention Voltage, WRRV), 독출 정적 노이즈 마진(Read Static Noise Margin, RSNM) 및 기입 전류(Write Current, IW)가 사용될 수 있다. WRRV는 읽기 동작을 수행할 때 SRAM 셀이 견딜 수 있는 가장 높은 워드라인 전압을 의미하며, WWTV는 쓰기 동작과정에서 셀 상태를 반전시킬 수 있는 가장 최소의 워드라인 전압을 의미한다. 이러한 두 파라메터는 비트라인 전류(Bit line current) 변환 곡선(Transfer curve)으로부터 측정될 수 있다. 도 5의 (d), (e), (f) 및 (g)는 임의 변화(random variation)를 겪고 있는 10,000개의 SRAM 셀의 RSNM, IW, WRRV, WWTV의 정상 확률 그래프(normal probability plot)를 도시한다. 또한 도 6은 RSNM과 WRRV 및 IW와 WWTV의 상관관계를 도시한다. 도 6에 따르면 전통적인 읽기 및 쓰기 척도인 RSNM과 IW가 직접 비트라인을 측정하여 얻을 수 있는 WRRV 및 WWTV와 밀접한 상관관계를 가짐을 알 수 있다. 같은 조건에서 WWTV가 먼저 0의 값에 근접하기 때문에, 전통적 척도인 IW 보다 마진 측면에서 더 비관적이다. 따라서 WWTV 및 WRRV를 SRAM의 읽기 및 쓰기 마진을 추산하는 데 사용될 수 있다. 즉, 척도산출부(400)가 샘플생성부(300)에서 생성된 SRAM 셀의 샘플에 대한 WWTV 및 WRRV를 산출할 수 있으며, 마진평가 및 출력부(500)는 산출된 WWTV 및 WRRV에 근거하여 SRAM 셀의 읽기 및 쓰기 성능을 평가 할 수 있다.The scale calculation unit 300 calculates at least one of WWTV and WRRV of the SRAM bit cell sample based on the V TLIN , the V TSAT value, and the power-converted I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , and I OFF values. (WRRV), Read Static Noise Margin (RSNM), and the like, as a measure for analyzing the degree of SRAM reading and writing. And a write current (I W ) can be used. WRRV refers to the highest word line voltage that the SRAM cell can withstand when performing a read operation, and WWTV refers to the minimum word line voltage that can reverse the cell state during a write operation. These two parameters can be measured from the Bit line current transfer curve. Of Figure 5 (d), (e) , (f) and (g) is RSNM, I W, WRRV, normal probability graph (normal probability plot) of WWTV of 10,000 SRAM cells that are undergoing any change (random variation) / RTI > In addition, Figure 6 illustrates the correlation between the W and I and RSNM and WRRV WWTV. According to FIG. 6, it can be seen that the conventional read and write scales RSNM and I W are closely correlated with WRRV and WWTV obtained by directly measuring the bit line. In the same conditions, WWTV is closer to the value of 0, so it is more pessimistic in terms of margin than the traditional scale I W. Thus, WWTV and WRRV can be used to estimate the read and write margins of the SRAM. That is, the scale calculation unit 400 can calculate WWTV and WRRV for the sample of the SRAM cell generated by the sample generation unit 300, and the margin evaluation and output unit 500 can calculate the WWTV and WRRV based on the calculated WWTV and WRRV The read and write performance of the SRAM cell can be evaluated.

상술한 바와 같이, 멱변환부(200)는 멱변환된 5가지 목표점에 근거하여 샘플을 확장할 수 있으며, 이 때, 샘플 되는 소자의 특성값 (예컨대, IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, 및 IOFF의 값을 말함)은 멱변환을 통해 얻은 가우시안 분포에 따라 임의로 샘플링 될 수 있다. 그런데 그 소자 특성값을 임의로 샘플링 할 경우, 확률분포상 일정한 영역 내에 그 값들이 포함될 가능성이 높다. 다시 말해, 정규 분포에서 97% 이내의 (통계적으로 약 2 sigma 수준에 해당됨) 소자 특성값을 갖는 반도체 CMOS 소자 샘플이 선택될 가능성이 높아짐을 의미하며, 이는 SRAM을 구성하는 반도체 CMOS 소자들의 동일한 특성값 사이에 상당한 수준의 미스매치(mismatch)가 일어날 가능성이 낮아짐을 의미한다. 특히 이로 인해 SRAM 읽기 및 쓰기 척도의 실패(failure) 혹은 오류(error)가 발생될 가능성 및 관찰가능한 정도가 매우 낮아진다. 따라서 읽기 및 쓰기 오류를 관찰하기 위해서는 (특히 SRAM의 용량이 500Mbit이상인 경우) 수백만개의 데이터를 생성할 필요가 있을 수 있다. 멱변환부(200)는 샘플에 포함되는 각 값이 확률분포 상에서 기 설정된 영역 외부에서 선택되도록 샘플을 생성할 수 있으며, 이 때, 기 설정된 영역은 3σ 이내일 수 있다. 즉, 멱변환부(200)는 생성되는 SRAM 소자 특성이 예컨대 3σ 범위 밖에 위치하도록 최악의 경우를 상정하여 데이터 점을 생성하여, SRAM의 읽기 및 쓰기 마진을 분석하기 위한 목표점들로 구성되는 샘플을 생성할 수 있다. 이러한 최악의 경우를 샘플링하는 방법을 사용할 경우 6σ 유의성에서 발생하는 SRAM의 실패(Failure) 및 오류(Error) 이벤트의 발생까지 필요한 계산 복잡도를 현격히 낮출 수 있다. 이 때, 만일 기 설정된 영역이 목표점으로부터 3σ 미만의 범위이면, 멱변환부(200)에 의하여 생성되는 SRAM 소자 특성이 기설정된 영역 외부에서 선택되더라도 3σ 이내의 범위에서 선택될 수 있으며, 따라서 확장되는 소자 샘플이 충분히 최악의 경우를 나타내는 샘플이 아닐 수 있고, 이 경우 최악의 경우를 나타내는 소자 샘플로부터 SRAM 비트 셀 샘플을 형성함으로서 SRAM의 읽기 및 쓰기 마진을 평가하는데 필요한 계산 복잡도를 감소시키는 효과를 충분히 달성하기 어려울 수 있다. As described above, the power conversion unit 200 can extend the samples based on the five power-converted target points. At this time, the characteristic values (e.g., I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , and I OFF ) can be arbitrarily sampled according to the Gaussian distribution obtained through the power conversion. However, when arbitrarily sampling the device characteristic value, there is a high possibility that the values are included in a certain region on the probability distribution. In other words, a semiconductor CMOS device sample having a device characteristic value within 97% of the normal distribution (corresponding to a statistically about 2 sigma level) is more likely to be selected. This means that the same characteristics Meaning that a significant level of mismatch between values is less likely to occur. Particularly, this causes the possibility of failure or error of the SRAM reading and writing scale and the observability to be very low. Therefore, it may be necessary to generate millions of data in order to observe read and write errors (especially when the SRAM capacity is more than 500 Mbit). The power conversion unit 200 may generate a sample such that each value included in the sample is selected outside the predetermined region on the probability distribution. In this case, the predetermined region may be within 3 sigma. That is, the power converter 200 generates data points by assuming the worst case such that the generated SRAM device characteristics are located outside the 3 sigma range, and generates a sample composed of target points for analyzing the read and write margins of the SRAM Can be generated. When the method of sampling the worst case is used, the computational complexity required for the occurrence of the failure and error event of the SRAM arising from the 6 sigma significance can be remarkably reduced. At this time, if the predetermined area is less than 3 sigma from the target point, even if the SRAM device characteristic generated by the power converter 200 is selected outside the preset area, it can be selected within a range of 3 sigma, The device sample may not be a sufficiently good sample to indicate the worst case, and in this case by forming a SRAM bit cell sample from the device sample showing the worst case, the effect of reducing the computational complexity needed to evaluate the read and write margins of the SRAM is sufficient It can be difficult to achieve.

다음 표 1은 σ로 표시되는 반도체 CMOS 소자 특성값의 통계적 샘플 수준에 따라 산출가능한 WWTV 및 WRRV를 포함하는 SRAM 척도의 유의 수준(Significance Level)을 정리한 것이다. 또한 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 최악의 경우의 샘플링과 무작위 샘플링을 비교하는 그래프이다.Table 1 summarizes the significance level of the SRAM scale including WWTV and WRRV that can be calculated according to the statistical sample level of the semiconductor CMOS device characteristic value indicated by?. 7 is a graph comparing the worst case sampling and the random sampling according to an embodiment of the present invention.

Significance level of devicesSignificance level of devices ± 1σ± 1σ ± 1.5σ± 1.5σ ± 2σ± 2σ ± 2.5σ± 2.5σ ± 3σ± 3σ SRAM 척도: WRRVSRAM Scale: WRRV > 4.5σ> 4.5σ > 5.1σ> 5.1σ > 5.8σ> 5.8σ > 6.4σ> 6.4σ > 8σ> 8σ SRAM 척도: WWTVSRAM Scale: WWTV > 4.5σ> 4.5σ > 4.8σ> 4.8σ > 5.1σ> 5.1σ > 6.3σ> 6.3σ > 8σ> 8σ

표 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 최악의 사태를 상정하여 가상 실험한 WRRV 및 WWTV 값은 8σ를 넘을 수 있으며, 도 7에 도시된 WRRV 및 WWTV 값은 8σ 수준의 SRAM 셀이 충분히 안정적으로 동작되기 위하여 필요한 워드라인 전압값을 나타낸다.As shown in Table 1 and FIG. 7, the worst case WRRV and WWTV values obtained by the virtual experiment can exceed 8σ, and the WRRV and WWTV values shown in FIG. 7 indicate that the SRAM cell of 8σ level is sufficiently stable Represents the word line voltage value required for operation.

마진평가부(400)는 산출된 WWTV 및 WRRV에 근거하여 RSNM 및 IW 중 적어도 하나를 산출한다. 또한 마진평가부(400)는 RSNM 및 IW 에 근거하여 SRAM의 읽기 및 쓰기 마진을 분석할 수 있다. 즉, 마진평가부(400)는 산출한 RSNM 및 IW 에 따라 각 SRAM 비트 셀 샘플의 읽기 및 쓰기 마진 척도에 의하여 실패 또는 오류가 발생하는지를 판단하여 실패 또는 오류가 발생하는 한도인 SRAM 읽기 및 쓰기 마진을 평가할 수 있다. 출력부(600)는 상기 마진평가부(400)가 분석한 읽기 및 쓰기 마진의 분석 결과를 출력한다.The margin evaluating unit 400 calculates at least one of RSNM and I W based on the calculated WWTV and WRRV. Also, the margin evaluating unit 400 can analyze the read and write margins of the SRAM based on RSNM and I W. That is, the margin evaluating unit 400 determines whether a failure or an error occurs according to the read and write margin scale of each SRAM bit cell sample according to the calculated RSNM and I W , and reads and writes the SRAM, The margin can be evaluated. The output unit 600 outputs an analysis result of the read and write margins analyzed by the margin evaluation unit 400. [

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 최악의 경우를 샘플링하는 SRAM 성능 마진 평가 방법의 동작을 도시한 순서도이다.8 is a flowchart illustrating an operation of the SRAM performance margin evaluation method for sampling the worst case according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 최악의 경우를 샘플링하는 SRAM 성능 마진 평가 방법에 따르면 먼저 입력부(500)가 SRAM 비트 셀의 풀다운 트랜지스터, 풀업 트랜지스터 및 패스게이트 트랜지스터 중 적어도 하나에 대하여 소자 샘플의 목표점인 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF, VTLIN, 및 VTSAT 값을 입력받는다(S110). 이어서 멱변환부(200)가 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, 및 IOFF 값 중 적어도 하나를 가우시안 분포로 멱변환하고 상기 소자 샘플의 목표점 및 상기 멱변환된 값 중 적어도 하나에 근거하여 상기 소자 샘플을 생성한다(S120). 이 때, 멱변환부(200)는 입력부(500)에서 받은 데이터를 활용한 몬테카를로 시뮬레이션의 적절한 수행을 뒷받침 하기 위해 입력부에서 사용된 반도체 CMOS 소자의 총 샘플 개수를 증가시킬 수 있다. 즉, 멱변환부(200)는 가우시안 분포를 따르는 VTSAT 및 VTLIN은 가우시안 분포를 활용하여 총 개수를 증가시키고, 비-가우시안 분포를 따르는 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, 및 IOFF는 우선 멱변환을 이용하여 총 샘플의 개수를 확장한 뒤 이를 원래의 데이터로 역변환시켜 총 개수를 증가시킬 수 있다.According to the SRAM performance margin evaluation method for sampling the worst case according to another embodiment of the present invention, first, the input unit 500 determines whether or not a target point of the device sample is at least one of pull-down transistors, pull- I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , I OFF , V TLIN , and V TSAT are input (S110). The power converter 200 then performs a power conversion of at least one of the I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , and I OFF values to a Gaussian distribution, and based on at least one of the target point and the power- And the device sample is generated (S120). At this time, the power conversion unit 200 may increase the total number of samples of the semiconductor CMOS device used in the input unit to support the proper execution of the Monte Carlo simulation using the data received from the input unit 500. [ That is, a power conversion unit 200 increases the total number by using a Gaussian distribution is a Gaussian distribution V TSAT and V TLIN to follow and the non-conforming to Gaussian distribution I DLIN, I DSAT, I HIGH, I LOW, and I OFF can increase the total number by first expanding the total number of samples using the power conversion and then inversely converting the total number of samples to the original data.

이후 샘플생성부(100)가 상기 소자 샘플에 근거하여 SRAM 비트 셀 샘플을 생성한다(S130). 이 때, 샘플생성부(100)는 상기 산출된 VTSAT 및 VTLIN, IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF 값에 근거하여, 생성된 반도체 CMOS 소자 샘플들로부터 SRAM 비트 셀에 포함되는 풀다운 트랜지스터, 풀업 트랜지스터 및 패스게이트 트랜지스터에 대응하는 소자 샘플의 조합을 선택함으로써 SRAM 비트 셀 샘플을 생성할 수 있다.Thereafter, the sample generator 100 generates an SRAM bit cell sample based on the device sample (S130). At this time, the sample generating unit 100 to the calculated V TSAT and V TLIN, I DLIN, I DSAT, I HIGH, I LOW, I OFF value SRAM bit cells from the semiconductor CMOS device samples produced on the basis of the SRAM bit cell samples can be generated by selecting a combination of device samples corresponding to the included pull-down transistor, pull-up transistor and pass-gate transistor.

이어서 척도산출부(300)가 VTLIN, VTSAT 값 및 멱변환된 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF 값에 근거하여 SRAM 비트 셀 샘플의 WWTV 및 WRRV 중 적어도 하나를 산출하고(S140) 마진평가부(400)가 산출된 WWTV 및 WRRV에 근거하여 RSNM 및 IW 중 적어도 하나를 산출한다(S150). 이후, 마진평가부(400)는 산출한 RSNM 및 IW 에 따라 각 SRAM 비트 셀 샘플의 읽기 및 쓰기 마진 척도에 의하여 실패 또는 오류가 발생하는지를 판단하여 SRAM 읽기 및 쓰기 마진을 평가한다(S160). 이어서 출력부(600)가 상기 SRAM 읽기 및 쓰기 마진을 평가 결과를 출력하고 프로세스를 종료한다. 이 때 이러한 척도 산출 및 분석은 하나의 데이터 포인트뿐만 아니라 상술한 바와 같이 매우 많은 데이터 포인트에 대하여 수행되어 SRAM 셀의 읽기 및 쓰기 오류를 관찰할 수 있음은 물론이다. Subsequently, the scale calculating unit 300 calculates at least one of WWTV and WRRV of the SRAM bit cell sample based on the V TLIN , the V TSAT value and the power-converted I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , and I OFF values (S140) The margin evaluating unit 400 calculates at least one of RSNM and I W based on the calculated WWTV and WRRV (S150). Then, the margin evaluating unit 400 determines whether a failure or an error occurs according to the read and write margin scale of each SRAM bit cell sample according to the calculated RSNM and I W (S160). Then, the output unit 600 outputs the evaluation result of the SRAM read and write margin and ends the process. At this time, it is needless to say that such a scale calculation and analysis can be performed not only on one data point but also on a large number of data points as described above, thereby observing read and write errors of SRAM cells.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 몬테카를로 시뮬레이션을 사용하여 확률 변수의 SRAM 성능에 대한 영향을 평가하는 데 있어서 최악의 경우를 샘플링함으로써 시뮬레이션의 계산 복잡도를 크게 절감하고 반도체 CMOS 소자의 임의 변화가 실제 SRAM의 성능에 미치는 영향을 신속하고 정확하게 평가할 수 있다. 반도체 CMOS 소자의 임의 변화가 실제 SRAM의 성능에 미치는 영향을 신속하고 정확하게 평가할 수 있다.As described above, according to the present invention, by sampling the worst case in evaluating the influence of the random variable on the SRAM performance by using the Monte Carlo simulation, the calculation complexity of the simulation can be greatly reduced, Can be quickly and accurately evaluated. It is possible to quickly and accurately evaluate the influence of any change in the semiconductor CMOS device on the performance of the actual SRAM.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. I will understand. Accordingly, the technical scope of the present invention should be defined by the following claims.

100 : 샘플생성부 200 : 멱변환부
300 : 척도산출부 400 : 마진평가부
500 : 입력부 600 : 출력부
100: sample generation unit 200: power conversion unit
300: scale calculation unit 400: margin evaluation unit
500: input unit 600: output unit

Claims (10)

SRAM 비트 셀의 풀다운 트랜지스터, 풀업 트랜지스터 및 패스게이트 트랜지스터 중 적어도 하나에 대하여 소자 샘플의 목표점인 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF, VTLIN, 및 VTSAT 값을 입력받는 입력부;
상기 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, 및 IOFF 값 중 적어도 하나에 대해 멱변환에 의한 비가우시안 분포와 VTLIN, 및 VTSAT 에 대해 가우시안 분포로 소자의 단순화 모델을 구성하고 구성된 소자의 모델을 통해 상기 입력받은 목표점인 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF, VTLIN, 및 VTSAT 값이 존재하는 소자 샘플을 생성하는 멱변환부;
상기 생성된 소자 샘플에 근거하여 SRAM 비트 셀 샘플을 생성하는 샘플생성부;
상기 VTLIN, VTSAT 값 및 멱변환된 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF 값에 근거하여 상기 SRAM 비트 셀 샘플의 WWTV 및 WRRV 중 적어도 하나를 산출하는 척도산출부; 및
상기 산출된 WWTV 및 WRRV에 근거하여 RSNM 및 IW 중 적어도 하나를 산출하는 마진평가부를 포함하는 SRAM 성능 마진 평가 장치.
An input section for inputting I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , I OFF , V TLIN , and V TSAT , which are target points of a device sample, to at least one of a pull-down transistor, a pull-up transistor and a pass gate transistor of an SRAM bit cell;
A non-Gaussian distribution by power conversion and a V TLIN for at least one of the I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW and I OFF values, and a device constituted by a simplified model of a device with a Gaussian distribution with respect to V TSAT A power conversion unit for generating a device sample in which the input points I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , I OFF , V TLIN , and V TSAT are present through the model of the input terminal ;
A sample generator for generating an SRAM bit cell sample based on the generated device sample;
A scale calculating unit for calculating at least one of WWTV and WRRV of the SRAM bit cell sample based on the V TLIN , the V TSAT value and the power-converted I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , and I OFF values; And
SRAM performance margin evaluation device comprising margin evaluated for calculating at least one of RSNM and I W on the basis of the calculated WWTV and WRRV parts.
제 1항에 있어서,
상기 멱변환부는 상기 소자 샘플에 포함되는 각 값이 확률분포 상에서 기 설정된 영역 외부에서 선택되도록 상기 소자 샘플을 생성하는 것을 특징으로 하는 SRAM 성능 마진 평가 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the power conversion unit generates the device sample so that each value included in the device sample is selected outside a predetermined region on a probability distribution.
제 2항에 있어서,
상기 기 설정된 영역은 상기 소자 샘플의 목표점으로부터 3σ 이상의 범위 이내인 것을 특징으로 하는 SRAM 성능 마진 평가 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the predetermined area is within a range of 3? Or more from a target point of the device sample.
제 1항에 있어서,
상기 멱변환부는 상기 VTLIN, VTSAT 값 및 멱변환된 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF 값으로 이루어진 소자 샘플을 가우시안 분포에 따라 확장하여 개수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 SRAM 성능 마진 평가 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the power conversion unit expands the number of element samples made up of the V TLIN and V TSAT values and the power-converted I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , and I OFF values according to a Gaussian distribution to increase the number. Performance margin evaluation device.
제 1항에 있어서,
상기 샘플생성부는 상기 멱변환부가 생성한 소자 샘플 중 풀다운 트랜지스터, 풀업 트랜지스터 및 패스게이트 트랜지스터에 각각 대응하는 소자 샘플을 선택하여 상기 SRAM 비트 셀 샘플을 생성하는 것을 특징으로 하는 SRAM 성능 마진 평가 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the sample generator selects the element samples corresponding to the pull-down transistor, the pull-up transistor and the pass gate transistor among the element samples generated by the power conversion unit to generate the SRAM bit cell samples.
입력부가 SRAM 비트 셀의 풀다운 트랜지스터, 풀업 트랜지스터 및 패스게이트 트랜지스터 중 적어도 하나에 대하여 소자 샘플의 목표점인 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF, VTLIN, 및 VTSAT 값을 입력받는 단계;
멱변환부가 상기 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, 및 IOFF 값 중 적어도 하나에 대해 멱변환에 의한 비가우시안 분포와 VTLIN, 및 VTSAT 에 대해 가우시안 분포로 소자의 단순화한 모델을 구성하고 구성된 소자의 모델을 통해 상기 입력받은 목표점인 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF, VTLIN, 및 VTSAT 값이 존재하는 소자 샘플을 생성하는 단계;
샘플생성부가 상기 소자 샘플에 근거하여 SRAM 비트 셀 샘플을 생성하는 단계;
척도산출부가 VTLIN, VTSAT 값 및 멱변환된 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF 값에 근거하여 상기 SRAM 비트 셀 샘플의 WWTV 및 WRRV 중 적어도 하나를 산출하는 단계; 및
마진평가부가 상기 산출된 WWTV 및 WRRV에 근거하여 RSNM 및 IW 중 적어도 하나를 산출하는 단계를 포함하는 SRAM 성능 마진 평가 방법.
I DSIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , I OFF , V TLIN , and V TSAT are input to at least one of the pull-up transistor, the pull-up transistor and the pass gate transistor of the SRAM bit cell of the input unit step;
A simplified model of the device as the Gaussian distribution for the conversion unit powers the I DLIN, I DSAT, I HIGH , I LOW, and non-Gaussian distribution and the V TLIN, and V TSAT by a power conversion for at least one of I OFF value Generating a device sample in which the input target points I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , I OFF , V TLIN , and V TSAT are present through a model of the constructed and configured device ;
The sample generator generating an SRAM bit cell sample based on the device sample;
Calculating at least one of a WWTV and a WRRV of the SRAM bit cell sample based on the scale output unit V TLIN , the V TSAT value and the power-converted I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , I OFF values; And
And the margin evaluating unit calculates at least one of RSNM and I W based on the calculated WWTV and WRRV.
제 6항에 있어서,
상기 소자 샘플을 생성하는 단계에서,
상기 멱변환부는 상기 소자 샘플에 포함되는 각 값이 확률분포 상에서 기 설정된 영역 외부에서 선택되도록 상기 소자 샘플을 생성하는 것을 특징으로 하는 SRAM 성능 마진 평가 방법.
The method according to claim 6,
In the step of generating the device sample,
Wherein the power conversion unit generates the device sample so that each value included in the device sample is selected outside a predetermined region on a probability distribution.
제 7항에 있어서,
상기 기 설정된 영역은 상기 소자 샘플의 목표점으로부터 3σ 이상의 범위 이내인 것을 특징으로 하는 SRAM 성능 마진 평가 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the predetermined area is within a range of 3? Or more from a target point of the device sample.
제 6항에 있어서,
상기 소자 샘플을 생성하는 단계에서,
상기 멱변환부는 상기 VTLIN, VTSAT 값 및 멱변환된 IDLIN, IDSAT, IHIGH, ILOW, IOFF 값으로 이루어진 소자 샘플을 가우시안 분포에 따라 확장하여 개수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 SRAM 성능 마진 평가 방법.

The method according to claim 6,
In the step of generating the device sample,
Wherein the power conversion unit expands the number of element samples made up of the V TLIN and V TSAT values and the power-converted I DLIN , I DSAT , I HIGH , I LOW , and I OFF values according to a Gaussian distribution to increase the number. Performance margin evaluation method.

제 6항에 있어서,
상기 SRAM 비트 셀 샘플을 생성하는 단계에서,
상기 샘플생성부는 상기 멱변환부가 생성한 소자 샘플 중 풀다운 트랜지스터, 풀업 트랜지스터 및 패스게이트 트랜지스터에 각각 대응하는 소자 샘플을 선택하여 상기 SRAM 비트 셀 샘플을 생성하는 것을 특징으로 하는 SRAM 성능 마진 평가 방법.
The method according to claim 6,
In the step of generating the SRAM bit cell samples,
Wherein the sample generator selects the element samples corresponding to the pull-down transistor, the pull-up transistor, and the pass gate transistor among the element samples generated by the power conversion unit to generate the SRAM bit cell samples.
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