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CN111274751B - 决定集成电路之电压及找出电压与电路参数之关系的方法 - Google Patents

决定集成电路之电压及找出电压与电路参数之关系的方法 Download PDF

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罗幼岚
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Abstract

本发明披露一种决定集成电路之电压及找出电压与电路参数之关系的方法。决定IC之电压的方法包含：依据电路设计进行一静态时序分析，以得到该电路设计之一关键路径的数据，再据以产生一网表；依据一标准电压及多个预设参数对网表执行电路参数模拟以及蒙特卡罗模拟，以分别得到电路参数参考值以及多个电路参数值的方差；依据预设电压范围执行适应性电压调整分析，以得到电压与电路参数关系，该电压与电路参数关系指出该预设电压范围内多个预设电压的每一个所关联的电路参数偏移达到了多少个方差；以及依据该标准电压测试IC，以得到该IC之电路参数测试值，并依据该电路参数测试值与该电路参数参考值之差以及该电压与电路参数关系，决定IC之供应电压。

Description

决定集成电路之电压及找出电压与电路参数之关系的方法
技术领域
本发明是关于一种电压决定方法，尤其是关于一种决定集成电路之电压以及找出电压与电路参数之关系的方法。
背景技术
分析制程飘移对生产良率(production yield)/信号传输延迟之影响面临下列问题：
(1)在固定电压下，以不同的制程飘移值/模型(process variance/model)进行模拟时，信号传输延迟的偏移量常会造成集成电路的功能失效或无法通过验证。
(2)使用制程飘移值/模型来进行分析仅限于固定电压的分析，无法以适应性电压调整的方式来分析飘移值对信号传输延迟的影响。
(3)若针对电路之关键路径上的每种元件，使用所有制程飘移值/模型来进行特性描述(characterization)，会非常耗时。
(4)使用特性描述参数库模型(characterization library model)之分析与关键路径电路模拟之间有0～5％左右的误差。
另有一种采用适应性电压调整的技术可见于下列文献：专利号US8884685之美国专利。上述技术需要特定电路，不易被广泛应用。
发明内容
本发明之一目的在于提供一种决定集成电路之电压以及找出电压与电路参数之关系的方法，以避免先前技术的问题。
本发明披露了一种决定集成电路之电压的方法，包含：依据一电路设计进行一静态时序分析，以得到该电路设计之一关键路径的数据，再依据该关键路径的该数据产生一网表；依据一标准电压及多个预设参数对该网表执行一电路参数模拟以及一蒙特卡罗模拟，以分别得到一电路参数参考值以及多个电路参数值的一方差；依据一预设电压范围执行一适应性电压调整分析，以得到一电压与电路参数关系，其中该电压与电路参数关系指出该预设电压范围内多个预设电压的每一个所关联的一电路参数偏移达到了多少个该方差；以及依据该标准电压测试一实体集成电路，以得到该实体集成电路之一电路参数测试值，并依据该电路参数测试值与该电路参数参考值之一测试参数差以及该电压与电路参数关系，决定该实体集成电路之一供应电压。
本发明另披露一种找出电压与电路参数之关系的方法，包含：依据一电路设计进行一静态时序分析，以得到该电路设计之一关键路径的数据，再依据该关键路径的该数据产生一网表；依据一标准电压及多个预设参数对该网表执行一电路参数模拟以及一蒙特卡罗模拟，以分别得到一电路参数参考值以及一方差；以及依据一预设电压范围执行一适应性电压调整分析，以得到一电压与电路参数关系，其中该电压与电路参数关系指出该预设电压范围内多个预设电压的每一个所关联的一电路参数偏移达到了多少个该方差。
有关本发明的特征、实施方式与功效，兹配合图式作较佳实施例详细说明如下。
附图说明
图1显示本发明之决定集成电路之电压的方法的一实施例；
图2显示图1所述之关键路径的一实施例；
图3显示图1所述之多个电路参数值的一实施例所构成的机率分布图；以及
图4显示图1所述之电压与电路参数关系的一实施例。
具体实施方式
本说明书的用语是参照本技术领域的习惯用语，如本说明书对部分用语有加以说明或定义，该部分用语的解释是以本说明书的说明或定义为准。另外，本说明书的实施例及其范例性的实施方式是供本领域具有通常知识者了解及实施本发明，非用以限制本发明之实施；换言之，这些实施例与实施方式的均等实施与合理变化均属本发明之范围。
本公开包含决定集成电路之电压的方法以及找出电压与电路参数之关系的方法，能够节省研发时间，并能提高生产良率。
图1显示本发明之决定集成电路之电压的方法的一实施例。如图1所示，该实施例包含下列步骤：
步骤S110：依据一电路设计进行一静态时序分析(static timing analysis,STA)，以得到该电路设计之一关键路径(critical path)的数据，再依据该关键路径的该数据产生一网表(netlist)(例如：利用已知软体Spice所产生的网表)。于一范例性的实施方式中，该电路设计包含多个信号传输路径，这些信号传输路径中会造成最大信号传输延迟的路径被视为该关键路径；举例而言，如图2所示，一关键路径200包含一锁相回路(phase-locked loop,PLL)210、多个缓冲器(buffers,BUF)220以及一输出接脚230，锁相回路210与缓冲器220接收一电压(例如：后述之标准电压或供应电压)与一时钟(未显示于图)以操作，关键路径200是用来从锁相回路210传递一信号至输出接脚230。上述静态时序分析与网表的产生为习知技术，其中静态时序分析可见于以下公开信息「http://codebeauty.blogspot.tw/2011/08/know-static-timing-analysis.html」，网表的产生可见于以下公开信息「https://www.yumpu.com/en/document/view/11196829/cell-characterization-concepts-silvaco」。
步骤S120：依据一标准电压(regular voltage)(例如：1伏特(1V)，或其它适用于该电路设计及其制程的电压)及多个预设参数对该网表执行一电路参数模拟以及一蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟，以分别得到一电路参数参考值以及多个电路参数值的一方差σ。于一范例性的实施方式中，该多个预设参数包含多个制程参数。于一范例性的实施方式中，该多个参数包含上述制程参数以及下列参数的至少其中之一：该关键路径之一回转(slew)参数；该关键路径之一负载(load)参数；以及一电压下降(IR drop)参数，该回转参数、该负载参数及该电压下降参数之定义为本领域之通常知识。于一范例性的实施方式中，该电路参数模拟是一制程角落(process corner)模拟，像是一典型-典型角落(typical-typicalcorner,TT corner)模拟，TT corner是关于标准NMOS电晶体的切换速度与标准PMOS电晶体的切换速度，TT corner的定义为本领域之通常知识。于一范例性的实施方式中，该电路参数参考值是一信号传输延迟参数的TT corner值。于一范例性的实施方式中，执行该电路参数模拟所得到的该电路参数参考值与执行该蒙特卡罗模拟所得到的该多个电路参数值为同一类型的参数值；举例而言，该电路参数参考值为一信号传输延迟参考值，该多个电路参数值为多个信号传输延迟值，这些信号传输延迟值可构成一机率分布图如图3所示，图3之横轴为延迟时间(单位：皮秒(picosecond))，纵轴为机率(单位：百分率)，这些信号传输延迟值的方差σ为2.035ps。上述制程角落模拟与蒙特卡罗模拟为习知技术，其中蒙特卡罗模拟可见于以下公开信息「https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/monte-carlo-method」。
步骤S130：依据一预设电压范围执行一适应性电压调整(adaptive voltagescaling,AVS)分析，以得到一电压与电路参数关系，其中该电压与电路参数关系指出该预设电压范围内多个预设电压的每一个所关联的一电路参数偏移达到了多少个该方差σ。于一范例性的实施方式中，该预设电压范围是前述标准电压的80％至120％(例如：该标准电压为1V，该预设电压范围为0.8V～1.2V)，该多个预设电压是在该预设电压范围内以0.01V为间隔的多个电压(即0.8V,0.81V,0.82V,…,1.18V,1.19V,1.2V)，该适应性电压调整分析是依据各预设电压执行该电路参数模拟/该蒙特卡罗模拟以得到各预设电压相对应的电路参数(例如：信号传输延迟参数)的TT corner值/平均值，再依据前述电路参数参考值与该TT corner值/平均值的差来求出各预设电压所关联的电路参数偏移(例如：该电路参数偏移等于该电路参数参考值与该TT corner值/平均值的差)达到了多少个该方差σ，从而由所有预设电压关联的所有电路参数偏移得知上述电压与电路参数关系如图4所示。
步骤S140：依据该标准电压测试一实体集成电路，以得到该实体集成电路的一电路参数测试值，并依据该电路参数测试值与该电路参数参考值之一测试参数差以及该电压与电路参数关系，决定该实体集成电路的一供应电压。举例而言，若该标准电压为1V、该电路参数参考值为一延迟值367ps、该电路参数测试值为一延迟值392ps、前述方差σ为9ps以及前述电压与电路参数关系指出+2个方差σ对应1.13V与+3个方差σ对应1.2V，该测试参数差25ps(392ps-367ps)会近似于2.78个该方差σ，且利用内插法可得知2.78个该方差σ对应1.1846V，因此该供应电压可决定为1.1846V，在此供应电压下，该实体集成电路的一电路参数实际值(例如：一延迟值370ps)与该电路参数参考值367ps之差会小于该电路参数测试值392ps与该电路参数参考值367ps之差，从而该实体集成电路之效能表现在该供应电压下会较符合预期而能通过验证，本例中，该标准电压与该供应电压之一电压差会正比于该测试参数差。
值得注意的是，前述步骤S110至步骤S130可用来找出该电压与电路参数之关系，且前述步骤S140不一定要被执行，以利实施者将该电压与电路参数之关系做其它应用。
值得注意的是，在实施为可能的前提下，本技术领域具有通常知识者可选择性地实施前述任一实施例中部分或全部技术特征，或选择性地实施前述多个实施例中部分或全部技术特征的组合，由此增加本发明实施时的弹性。
综上所述，本发明能够决定集成电路之电压以及找出电压与电路参数之关系，从而达到节省研发时间以及提高生产良率等益处。
虽然本发明之实施例如上所述，然而这些实施例并非用来限定本发明，本技术领域具有通常知识者可依据本发明之明示或隐含之内容对本发明之技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本发明所寻求之专利保护范畴，换言之，本发明之专利保护范围须视本说明书之权利要求所界定者为准。
【符号说明】
S110～S140步骤200关键路径
210PLL(锁相回路)
220BUF(缓冲器)
230输出接脚
σ方差
μ平均值。

Claims (9)

1.一种决定集成电路之电压的方法，包含：
依据一电路设计进行一静态时序分析，以得到该电路设计之一关键路径的数据，再依据该关键路径的该数据产生一网表；
依据一标准电压及多个预设参数对该网表执行一电路参数模拟以及一蒙特卡罗模拟，以分别得到一电路参数参考值以及多个电路参数值的一方差；
依据一预设电压范围执行一适应性电压调整分析，以得到一电压与电路参数关系，其中该电压与电路参数关系指出该预设电压范围内多个预设电压的每一个所关联的一电路参数偏移达到了多少个该方差；以及
依据该标准电压测试一实体集成电路，以得到该实体集成电路之一电路参数测试值，并依据该电路参数测试值与该电路参数参考值之一测试参数差以及该电压与电路参数关系，决定该实体集成电路之一供应电压，
其中该标准电压与该供应电压之一电压差正比于该测试参数差，其中该多个预设参数包含多个制程参数。
2.如权利要求1所述的决定集成电路之电压的方法，其中该标准电压位于该预设电压范围内。
3.如权利要求1所述的决定集成电路之电压的方法，其中该电路参数模拟是一制程角落模拟。
4.如权利要求3所述的决定集成电路之电压的方法，其中该电路参数模拟是一典型-典型角落模拟。
5.如权利要求1所述的决定集成电路之电压的方法，其中该电路参数参考值与该电路参数测试值均为该关键路径的信号传输延迟值。
6.如权利要求1所述的决定集成电路之电压的方法，其中该多个预设参数还包含下列参数的至少其中之一：该关键路径之一回转参数；
该关键路径之一负载参数；以及一电压下降参数。
7.如权利要求1所述的决定集成电路之电压的方法，其中该实体集成电路于该供应电压下的一电路参数实际值、该电路参数测试值与该电路参数参考值为同一类型的参数值，且该电路参数实际值与该电路参数参考值之一实际参数差小于该电路参数测试值与该电路参数参考值之该测试参数差。
8.一种找出电压与电路参数之关系的方法，包含：
依据一电路设计进行一静态时序分析，以得到该电路设计之一关键路径的数据，再依据该关键路径的该数据产生一网表；
依据一标准电压及多个预设参数对该网表执行一电路参数模拟以及一蒙特卡罗模拟，以分别得到一电路参数参考值以及一方差；以及
依据一预设电压范围执行一适应性电压调整分析，以得到一电压与电路参数关系，其中该电压与电路参数关系指出该预设电压范围内多个预设电压的每一个所关联的一电路参数偏移达到了多少个该方差，
其中该标准电压是适用于该电路设计及其制程的电压，其中该多个预设参数包含多个制程参数。
9.如权利要求8所述的找出电压与电路参数之关系的方法，其中该电路参数模拟是一制程角落模拟。
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