[发明专利]晶体管精确表格查找模型的建模和估值方法

说明书

本方法属于集成电路领域，涉及一种晶体管精确近似表格查找模型的建模和估值方法。通过建立非线性电路中晶体管的非均匀网格表格模型，借助简单的哈希映射和辅助的查找表实现仿真过程中待估点的快速查找及其对应物理参数的估值。该方法继承了基于树状模型近似方法自适应划分的优势，解决了当前基于树状结构的非均匀网格模型中单元查找速度慢的问题。通过在非均匀网格上进行三次Hermite样条插值保证表格模型计算的连续性和平滑性，克服了现有技术中导数不连续导致收敛困难的问题，该方法可显著加速仿真过程中晶体管模型计算过程，以可接受的内存需求有效缩短电路仿真中瞬态分析的时间并获得较高的精度。

技术领域

本方法属于集成电路领域，具体涉及一种用于集成电路仿真的晶体管(MOSFET)精确表格查找模型的建模和估值方法。

技术背景

随着超大规模集成电路(ULSI)复杂性的提高，快速仿真和验证在设计流程中变得日益重要。研究显示，传统的快速晶体管级仿真(fast-spice)往往以牺牲精度为代价来获得仿真速度上显著的增益，并广泛应用于大规模数字电路的验证和数模混合电路的功能仿真。但随着工艺特征尺寸急剧减小，为了精确刻画晶体管的深亚微米特性，现代晶体管级仿真器往往采用复杂的晶体管解析模型，如BSIM和EKV，这使得传统的快速仿真方法难以适用于精度要求较高的模拟电路、标准单元库及IP核的仿真。

表格模型技术通常通过从晶体管解析模型中获得的有限器件工作点构建一系列多维表格来刻画器件的输入输出特(主要包括I-V和Q-V特性)。适当选择构建表格的精细度并结合合理的插值方法，表格模型便可以近似仿真中晶体管的行为特性，并成功应用于对精度要求高的内存成品率分析(8)和晶体管漏电分析中。

现有技术公开了在晶体管级仿真中，瞬态分析的主要过程是估计一个给定时间点上电路所有结点的电压电流值，并外推下一个时间点上电路结点的值。现代晶体管级仿真器一般采用牛顿法(Newton-Raphson method)迭代求解当前时间点上电路的隐式或显式积分方程来获得下一个时间点上电路结点电压电流值，递推重复这一过程直到仿真结束。由于现代晶体管器件固有的高非线性特征，在每一个时间点上牛顿迭代一般需要多步才能收敛，而每一次牛顿迭代都将调用晶体管模型对器件工作点估值，因此在瞬态分析中对高度复杂的晶体管模型估值是一个较为耗时的过程。指出对于高度复杂电路，瞬态分析中近60％-80％的时间被用于晶体管解析模型的估值计算，因此采用合理的表格模型近似简化晶体管物理参数的估值计算可以有效缩短电路的仿真时间。

基于以上两点表格模型技术可以同时获得仿真过程的加速和可接受的仿真精度，实践中，实现表格模型技术的难点在于如何在模型精度，表格规模和高效的插值计算之间取得平衡并保证估值计算与牛顿迭代求解电路方程之间的兼容性(主要包括插值的单调性和连续性)。