晶體管精確近似表格查找模型的建模和估值方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本方法屬于集成電路領(lǐng)域，具體涉及一種用于集成電路仿真的晶體管（M0SFET)精確近似表格查找模型的建模和估值方法。技術(shù)背景[0002]隨著超大規(guī)模集成電路（ULSI)復(fù)雜性的提高，快速仿真和驗(yàn)證在設(shè)計(jì)流程中變得日益重要。研究顯示，傳統(tǒng)的快速晶體管級(jí)仿真（fast-spice)往往W犧牲精度為代價(jià)來獲得仿真速度上顯著的增益，并廣泛應(yīng)用于大規(guī)模數(shù)字電路的驗(yàn)證和數(shù)?；旌想娐返墓δ芊抡?。但隨著工藝特征尺寸急劇減小，為了精確刻畫晶體管的深亞微米特性，現(xiàn)代晶體管級(jí)仿真器往往采用復(fù)雜的晶體管解析模型，如BSIM和m(V，該使得傳統(tǒng)的快速仿真方法難W適用于精度要求較高的模擬電路、標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)及IP核的仿真。[0003]表格模型技術(shù)通常通過從晶體管解析模型中獲得的有限器件工作點(diǎn)構(gòu)建一系列多維表格來刻畫器件的輸入輸出特(主要包括I-V和Q-V特性)。適當(dāng)選擇構(gòu)建表格的精細(xì)度并結(jié)合合理的插值方法，表格模型便可W精確近似仿真中晶體管的行為特性，并成功應(yīng)用于對(duì)精度要求高的內(nèi)存成品率分析（8)和晶體管漏電分析中。[0004]現(xiàn)有技術(shù)公開了在晶體管級(jí)仿真中，瞬態(tài)分析的主要過程是估計(jì)一個(gè)給定時(shí)間點(diǎn)上電路所有結(jié)點(diǎn)的電壓電流值，并外推下一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上電路結(jié)點(diǎn)的值。現(xiàn)代晶體管級(jí)仿真器一般采用牛頓法（Newton-Ra地scmmethod)迭代求解當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)上電路的隱式或顯式積分方程來獲得下一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上電路結(jié)點(diǎn)電壓電流值，遞推重復(fù)該一過程直到仿真結(jié)束。由于現(xiàn)代晶體管器件固有的高非線性特征，在每一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上牛頓迭代一般需要多步才能收斂，而每一次牛頓迭代都將調(diào)用晶體管模型對(duì)器件工作點(diǎn)估值，因此在瞬態(tài)分析中對(duì)高度復(fù)雜的晶體管模型估值是一個(gè)較為耗時(shí)的過程。指出對(duì)于高度復(fù)雜電路，瞬態(tài)分析中近60%-80%的時(shí)間被用于晶體管解析模型的估值計(jì)算，因此采用合理的表格模型近似簡(jiǎn)化晶體管物理參數(shù)的估值計(jì)算可W有效縮短電路的仿真時(shí)間。[0005]基于W上兩點(diǎn)表格模型技術(shù)可W同時(shí)獲得仿真過程的加速和可接受的仿真精度，實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)表格模型技術(shù)的難點(diǎn)在于如何在模型精度，表格規(guī)模和高效的插值計(jì)算之間取得平衡并保證估值計(jì)算與牛頓迭代求解電路方程之間的兼容性(主要包括插值的單調(diào)性和連續(xù)性)。[0006]現(xiàn)有技術(shù)的早期的表格模型由于采用了均勻網(wǎng)格，使得模型精度往往受限于鹿大的表格規(guī)模（特別是H維網(wǎng)格）對(duì)存儲(chǔ)的需求且需要使用復(fù)雜的插值方式來獲得足夠的估值精度。隨著電路仿真中晶體管規(guī)模和物理模型復(fù)雜性的顯著增加，由非均勻網(wǎng)格構(gòu)建表格的方式被廣泛采用，通過在晶體管非線性較強(qiáng)的區(qū)域放置更多的網(wǎng)格點(diǎn)，它可相對(duì)較小的存儲(chǔ)需求更精確地刻畫晶體管物理參數(shù)的非線性行為。相比于W現(xiàn)有技術(shù)中有關(guān)W半經(jīng)驗(yàn)地根據(jù)晶體管的工作區(qū)域來確立劃分規(guī)則并構(gòu)建結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格（structuredgrid)的方法，有研究提出了一種可W根據(jù)預(yù)先設(shè)定的誤差需求自適應(yīng)地構(gòu)建表格的方法，其中采用了基于樹狀結(jié)構(gòu)的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格（unstruc化redgrid)從而進(jìn)一步減小了存儲(chǔ)開銷，如，采用該方法為SOI構(gòu)建表格模型；進(jìn)一步改進(jìn)發(fā)展上述方法w保證插值的單調(diào)性；但是，相比于結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格需要采用復(fù)雜的算法來保證表格模型插值的單調(diào)性和連續(xù)性導(dǎo)致仿真前建立表格時(shí)間開銷的增加，該方法的另一個(gè)缺點(diǎn)是在樹狀結(jié)構(gòu)中網(wǎng)格單元(Cell)的搜索速度（O(logN)的時(shí)間復(fù)雜度）較慢，特別是所需網(wǎng)格單元對(duì)應(yīng)結(jié)點(diǎn)深度較深時(shí)，估值計(jì)算中搜索時(shí)間所占的比例將顯著增加，有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)中分別采用了貪也搜索和路徑壓縮的方法來縮短搜索時(shí)間，由于在非線性較強(qiáng)的區(qū)域，估值計(jì)算所需網(wǎng)格單元往往對(duì)應(yīng)著樹中深度較深的葉子結(jié)點(diǎn)，空間上相鄰的兩個(gè)網(wǎng)格單元對(duì)應(yīng)的結(jié)點(diǎn)有很大幾率位于二元空間分割（BSP)樹兩個(gè)不同的深度較深的子樹中，從而使得其中的方法對(duì)搜索速度的改進(jìn)有限，或因其中涉及迭代進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間轉(zhuǎn)換帶來額外開銷。[0007]綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)的表格模型技術(shù)中構(gòu)建非均勻網(wǎng)格的方法難W同時(shí)保證構(gòu)建表格的通用性和簡(jiǎn)單高效性。[0008]與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)有如下參考文獻(xiàn)：[0009](1)Rewieftski,Michat"Aperspectiveonfast-SPICEsimulationtechnology."SimulationandVerificationofElectronicandBiologicalSystems.SpringerNetherlands,2011.23-42.[0010](2)Y.S.Qiauhan,S.Venugopalan,M.A.Karim,S?趾andelwal,N.Paydavosi,P.Thakur,A.M.NiknejadandC.C.Hu,"BSIM-industrystandardcompactMOSFETmodels'，，IEEEEuropeanSolid-StateDevice民esearchConference,Bordeaux,France,Sept.2012.[0011](3)BucherM,EnzC,KrummenacherF,etal.TlieEKV3.OcompactMOStransistormodel:accountingfordeep-submicronaspects[C]//Proc.MSMInt.Conf.，Nanotech2002.2002:670-673.[0012](4)NadezhinD,GavrilovS,GlebovA,etal.SOItransistormodelforfasttransientsimulation[C]//Proceedingsofthe2003IEEE/ACMinternationalconferenceonComputer-aideddesign.IEEEComputerSociety，2003:120.[0013]巧）YangB,McGau組yB.Anessentiallynon-〇scillato:ry巧NO)high-orderaccurateadaptivetablemodelfordevicemodeling[C]//Proceedingsofthe41stannualDesignAutomationConference.ACM,2004:864-867.[0014](6)BourenkovV，McCarthyKG,Ma化ewsonA.MOStablemodelsforcircuitsimulation[J].Computer-AidedDesignofIntegratedCircuitsandSystems，IEEEhansactionson,2005,24(3):352-362.[0015](7)CaddemiA,CrupiG,etal..AnalyticalConstructionofNonlinearLookupTableModelforAdvancedMicrowaveTransistors[C]//TelecommunicationsinModernSatellite,CableandBroadcastingServices,2007.TELSIKS2007.8thInternationalConferenceon.IE邸，2007:261-270.[0016](8)Kanj民，LiT,Joshi民，etal.Acceleratedstatisticalsimulationviaon-demandHermitesplineinterpolations[C]//Computer-AidedDesign(ICCAD),2011IE邸/ACMInternationalConferenceon.IE邸，2011:353-360.[0017](9)EmrahAcar,DamirJamsek,etal.Blendedmodelinterpolation:U.S.Patents,151，2當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 4