Топологическое проектирование буфера.

Топология буфера, спроектированного по американским размерам, имеет вид (рис.11.).

Для определения площади учтем то, что размеры ячейки кратны размерам квадрата трассировочной сетки, последний имеет размер 0.66*0.66мкм². Таким образом, площадь элемента равна 12*5= 60 квадратов трассировочной сетки. Анализ его поводим с такими же изменяемыми параметрами, как и для простой схемы. Результаты отражены в таблице 3.

График зависимости задержки переключения нарисован на рисунке 12.

Учет топологии не внес существенных изменений в работу схемы, увеличилась только задержка на 18.8%. Разброс задержек переключения из «0» в «1» и из «1» в «0» по-прежнему остается высоким (то есть порядка 40-50% при больших фронтах).

Топология буфера, спроектированного по американским размерам, имеет вид (рис.13.). Площадь буфера, спроектированного по нашим размерам, оказалась равна 12*6=72кв, что на 20% больше площади американского. Получилось это в связи с тем, что размеры нашего p-канального транзистора гораздо больше размера наибольшего транзистора в американском элементе, а размер карманаNwellпринимается постоянным для всех библиотечных элементов. В результате этого ограниченияp-канальный транзистор с шириной канала 3мкм не помещается в карман так, как представлено в американской модели (из-за того, что контакт к карману выполнен вертикально с транзистором, он накладывает дополнительные ограничения на размер последнего). Поэтому контакт к карману пришлось вынести к стоковой области транзистора, что привело к увеличению площади. Примечание: если ширину транзистора подогнать с учетом ограничений точно под ширину кармана, то естьW_p=2.94мкм, то размеры буфера совпадают с американскими, однако контакт ко входу буфера не помещается в узел трассировочной сетки. Поэтому решено было оставить первоначальный вариант. Для него же и проводилось моделирование, результаты которого занесены в таблицу 4.

Здесь сохраняется равенство задержек переключения в пределах 10% (смотри рис.14) и равенство фронта и среза. По сравнению с идеальным случаем средняя задержка увеличилась примерно на 18.7%, то есть примерно на столько же, насколько и в американском варианте. Как это видно на рисунке 14, она все равно меньше, чем задержка реального библиотечного элемента.

Проведем теперь оценку средней потребляемой мощности за период. Ее можно рассчитать по формуле , где– потребляемый ток,- напряжение питания, а- период. Общие результаты по нашему и американскому буферу занесены в таблицу 5, а сравнительные графики представлены на рисунке 15. Здесь дана чисто сравнительная оценка мощности за период (в нашем случае он равен 50нс). Поэтому судить о каких-то конкретных цифрах не совсем корректно. Можно только дать оценку мощности для нашего буфера по сравнению с американским. В данном случае наша мощность получилась больше американской. Это можно объяснить только тем, что наши подобранные транзисторы больше американских, соответственно через них протекают большие токи, тем самым увеличивая мощность. В результате мощность увеличилась по сравнению с американским вариантом на 10-15%, а наша почти не изменилась

То, что мы сформировали топологию по американским размерам, еще не говорит о том, что данная топология имеет абсолютно такой же вид. Для сравнения полученных нами данных для американской модели с реально существующими воспользуемся цифрами, взятыми изTLFфайла (TimingLibraryFormat).

Вслучае сильного расхождения в значениях поведем перерасчет сравнительных характеристик для нашего и американского случаев. Итак, реально замеренные данные занесены в таблицу 6, а на рисунке 16 изображено изменение реальных задержек относительно задержек для созданного нами буфера по американским размерам. Как видно из графиков, разница при этом очень небольшая и находится в районе 2-3%. Поэтому можно считать топологию, построенную нами по заданным размерам (американским), корректной для сравнения с топологией, построенной по собственным критериям.