An estimation method for gate delay variability in nanometer CMOS technology - Silva, Digeorgia Natalie da (2010)
No regime em nanoescala da tecnologia VLSI, o desempenho dos circuitos é cada vez mais afetado pelos fenômenos de variabilidade, tais como variações de parâmetros de processo, ruído da fonte de alimentação, ruído de acoplamento e mudanças de temperatura, entre outros. Variações de fabricação podem levar a diferenças significativas entre circuitos integrados concebidos e fabricados. Devido à diminuição das dimensões dos componentes, o impacto das variações de dimensão crítica tende a aumentar a cada nova tecnologia, uma vez que as tolerâncias de processo não sofrem escalonamento na mesma proporção. Muitos estudos sobre a forma como a variabilidade intrínseca dos processos físicos afeta a funcionalidade e confiabilidade dos circuitos têm sido realizados nos últimos anos. Uma vez que as variações de processo se tornam um problema mais significativo devido à agressiva redução da tecnologia, uma mudança da análise determinística para a análise estatística de projetos de circuitos pode reduzir o conservadorismo e o risco que está presente ao se aplicar a técnica tradicional. O objetivo deste trabalho é propor um método capaz de predizer a variabilidade no atraso de redes de transistores e portas lógicas sem a necessidade da realização de simulações estatísticas consideradas caras em termos computacionais. Este método utiliza o modelo de atraso de Elmore e a técnica de Asymptotic Waveform Evaluation (AWE), considerando as resistências dos transistores obtidas em função das variações das tensões de limiar dos transistores no arranjo. Uma pré-caracterização foi realizada em algumas portas lógicas de acordo com a variabilidade de seu desempenho causados por variações da tensão de limiar dos transistores a partir de simulações Monte Carlo. Uma vez que existem vários tipos de arranjos de redes de transistores e esses arranjos apresentam um comportamento diferente em termos de atraso, consumo de energia, área e variabilidade dessas métricas, torna-se muito útil identificar os circuitos nos quais as redes de transistores são menos influenciadas pelas variações em seus parâmetros. O modelamento da variabilidade do atraso é feita através de 2K simulações DC para a rede “pull-up”, 2N simulações DC para a rede “pull-down” (K e N são os números de transistores de cada rede) e uma simulação transiente para cada porta lógica, o que leva apenas alguns segundos no total. O objetivo de toda a análise é fornecer orientações para a geração de redes lógica ótimas que oferecem baixa sensibilidade às variações de seus parâmetros.