7. Моделирование с учетом паразитных элементов. Создание файла конфигураций моделирования и его настройка. Моделирование

Моделирование представляет собой процесс симуляции функционирования схемы, обеспечивающий подтверждение работоспособности моделируемой схемы, ее функциональности и технических параметров при заданных условиях, таких как напряжение питания, температура окружающей среды, возможные отклонения параметров приборов от типовых в процессе изготовления кристаллов и др.

Моделирование обычной схемы, или схемы, экстрактированной из топологии, разработанных применительно к технологическому процессу 90 нм не может, к сожалению, служить абсолютным подтверждением ее работоспособности и, тем более, не в состоянии подтвердить расчетные параметры схемы. В первую очередь этот факт связан с отсутствием в моделируемой схеме неучтенных элементов, всегда возникающих в топологии разрабатываемого устройства.

В технологиях глубокого субмикронного диапазона, к которым относятся технологии 90 нм, лишь учет паразитных элементов при моделировании может гарантировать работоспособность разрабатываемого аналогового блока и обеспечить выполнение требований технического задания в плане технических характеристик.

Паразитный элемент (parasitic element) – прибор, не создаваемый разработчиком, формируется дополнительно в топологии устройства и обусловлен топологическими зависимостями, такими как, наложение или пересечение слоев (паразитная емкость), сопротивление контактов и слоев (паразитный резистор) и др.

Маршрут подготовки к моделированию:

- экстракция электрической схемы с паразитными элементами из топологии разработанного аналогового блока в виде нетлиста в требуемом формате или в виде электрической схемы;

- настройка программы-симулятора;

- выполнение моделирования.

Экстракция электрической схемы с паразитными элементами может производиться в программах Diva, Assura, Calibre. Приложение Diva Extractor извлекает электрическую схему из топологии разработанного блока и представляет ее в виде экстракта – топологии блока с наложенной на нее электрической схемой, содержащей паразитные элементы. Приложения Assura и Calibre могут представлять электрическую схему в виде нетлиста.

Общее количество приборов в электрической схеме с паразитными в может превышать в десятки раз количество основных приборов в такой же обычной электрической схеме без паразитов, в связи с этим моделирование таких схем требует больших ресурсных и временных затрат. Поэтому крайне важно добиться полной работоспособности электрической схемы на ранних этапах проектирования, без наличия паразитных структур.

Основные настройки и моделирование электрической схемы с паразитными элементами. Моделирование электрической схемы с паразитными элементами выполняется аналогично моделированию обычной электрической схемы аналогового блока.

При наличии экстракта, т.е. топологи с наложенной на нее электрической схемой, для запуска приложения Spectre необходимо запустить основное окно моделирования с помощью команды «Tools/Analog environment». В результате выполнения команды откроется окно Analog environment, представленное на рисунке.

Основное окно моделирования Virtuoso Analog Design Environment

Основные настройки окна должны быть установлены в следующее состояние:

- Simulator – spectre, (выбранный симулятор);

- Library – библиотека, в которой располагается электрическая схема;

- Cell – название ячейки блока;

- View – представление ячейки, должно быть представление extracted.

Для создания нетлиста на основе электрической схемы с паразитными элементами необходимо выбрать в меню окна моделирования Virtuoso Analog Design Environment «Simulation/Netlist/Create». После выполнения данной команды будет создан нетлист схемы с паразитными элементами в формате базы Spectre (*.scs). Перед моделированием необходимо задать тип анализа в меню «Analyses/Choose…», входные воздействия «Setup/Stimuli…», модели приборов схемы «Setup/Model Libraries…» и цепи, которые будут выведены для просмотра «Outputs/To Be Plotted». После успешного окончания моделирования будет выведено сообщение об окончании процесса и построены графики сигналов для выбранных ранее цепей.

При наличии нетлиста в формате Spectre нетлист необходимо расположить в рабочем каталоге Spectre и работать как с обычным нетлистом.

Таким же образом поступают при моделировании в программе-симуляторе UltraSim. При извлечении электрической схемы с паразитными элементами из топологии необходимо указать тип нетлиста для UltraSim. Перед запуском моделирования необходимо расположить нетлист извлеченной схемы с паразитными элементами в рабочий каталог программы. В дальнейшем работа в программе подобна моделированию обычной электрической схемы.