Рассмотрены вопросы моделирования и оценки подложечных шумов, которые индуцируемы межсоединениями в микросхеме. Это позволило рассчитывать уровень шума, возникающего при переключении сигналов на шинах за счет емкостных связей подложки. Предложенный подход позволяет повышать точность расчетов параметров подложки, выполняемых программой SubstrateStorm фирмы Cadence.
САПР, микросхема, экстракция параметров
Для субмикронных СБИС перекрестные помехи, передаваемые через подложку, стали серьезным ис-точником проблем в плане ограничения некоторых, порой критичных, параметров [1-5] . Существующая тенденция все большей интеграции в чипе СБИС класса «система на кристалле» все большего количества разнородных устройств в виде высокочувстви-тельных аналоговых блоков: СВЧ-приемников, генераторов гигагерцевого диапазона, других схем – и огромных по объему секций цифровой логики только обостряет эту проблему. В результате возникла потребность в таких программных средствах САПР, которые учитывали бы такого рода эффекты на ранней стадии проектирования. Такие программы должны учитывать наиболее значимые эффекты возникновения шумов как для современного уровня микро-электронных технологий, так и для производственных процессов завтрашнего дня. За последние 10 лет было потрачено много усилий на определение и описание источников подложечных шумов. Тем не менее, по мере того, как рабочие частоты микросхем смещаются в СВЧ-область, выявленные источники шумов и соответствующие модели должны быть пересмотрены, а средства экстракции соответствующих параметров должны быть адаптированы к новым условиям.
Существующие программы указанного типа, как правило, основаны на конечно-разностных моделях, при этом подложка моделируется как сетка импедан-сов между узлами схема-подложка. Эта импедансная сеть может быть включена как подсхема в нетлист всей схемы при аналоговом расчете (симуляции). Экстрагированная импедансная сеть содержит узлы (порты), через которые и происходит «ввод» или «принятие» шумов. В качестве таких интерфейсных портов выступают транзисторы или контакты к подложке. Другими, имеющими физическим смысл, точками ввода шумов пренебрегают, хотя на самом деле никем не показано, что соответствующие шумы могут игнорироваться. К такому рода «недооцененным» шумам относятся перекрестные помехи, индуцируемые при переключении сигналов на больших поверх-ностях металлизации: конденсаторах, контактных площадках, длинных линиях связи.
Чисто с интуитивной точки зрения, очевидно, что длинные межсоединения, по которым распределяются тактовые импульсы гигарцевой частоты, могут быть существенным источником подложечного шума, поэтому имеет смысл рассматривать модели взаимодействия таких проводников и подложки. Тем не менее, до последнего времени такого рода численных расчетов так и не было сделано. Однако, подобное моделирование можно провести с использованием распределенной RC-модели межсоединений, связанной через емкости с подложечной сеткой, параметры которой экстрагированы с помощью ком-мерчески доступной программы моделирования SubstrateStorm фирмы Cadence Design Systems. Правильность определения основных параметров моделей может быть подтверждена измерениями удельных параметров на тестовых структурах.
Программы экстракции параметров подложки, ос-нованные на конечно-разностных методах, используют модель, состоящую из импедансной сетки между портами схемы. При экстракции параметров влия-ние межсоединений обычно моделируется с помощью только одного узла, в наилучшем случае под-ключенного через емкость к идеализированной «зем-ле», что позволяет не слишком точно рассчитывать задержки распространения сигнала. Правильнее было бы использовать распределенную модель и подключать межсоединения к подложечной сетке с использованием классической распределенной RC-модели (рис. 1). Таким образом, вместо идеализированной общей шины в качестве «земли» выступает резистивная сетка, как показано на рис. 1.
1. Зольников, В. К. Прогнозирование стойкости ИМС, работающих в полях ионизирующего излучения [Текст] / В. К. Зольников // Труды Военного института радиоэлектроники: Тез. докл. 5 науч.-техн. конф. – Воронеж : Изд-во. Военного института радиоэлектроники, 1998. – С.204.
2. Зольников, В. К. Расчет стойкости и надежности биполярных ИС, работающих в полях излучения малой мощности [Текст ] / В. К. Зольников // Высокие технологии в региональной информатике: Тез. докл. науч.-техн. конф. – Воронеж : ВГТУ, 1998. – С. 145.
3. Зольников, В. К. Модель и программное обеспечение для проектирования радиационно-стойких ИМС [Текст] / В. К. Зольников // Высокие технологии в региональной информатике: Тез. докл. науч.-техн. конф. – Воронеж : ВГТУ, 1998. – С.146.
4. Моделирование и расчет параметров радиационно-стойких ИМС [Текст] / А. В. Телец, В. Г. Малилин, М. М. Малышев, В. К. Зольников, В. Я. Нисков // Ра-диационная стойкость электронных систем : Науч.-техн. сб. – М. : СПЭЛС-НИИП, 1998. – С. 23.
5. Методы разработки конструктивно-технологического базиса для создания радиационно-стойких ИМС [Текст] / В. Г. Малилин, М. М. Малышев, В. К. Зольников, В. Я. Нисков // Радиационная стойкость электронных систем : Науч.-техн. сб. – М. : СПЭЛС-НИИП, 1998. – С. 24.
