工藝角(Process Corner)PVT(Precess Voltage Temperature)工藝誤差


 

 

工藝極限

ss、tt、ff分別指的是左下角的corner,中心、右上角的corner。各種工藝角和極限溫度條件下對電路進行仿真是決定成品率的基礎。

如果采用5-corner model會有TT,FF,SS,FS,SF 5個corners。如TT指NFET-Typical corner & PFET-Typical corner。其中, Typical指晶體管驅動電流是一個平均值,FAST指驅動電流是其最大值,而SLOW指驅動電流是其最小值(此電流為Ids電流)這是從測量角度解釋,也有理解為載流子遷移率(Carrier mobility)的快慢。載流子遷移率是指在載流子在單位電場作用下的平均漂移速度。

單一器件所測的結果是呈正態分布的,均值在 TT,最小最大限制值為SS與FF。對於工藝偏差的情況有很多,比如摻雜濃度,制造時的溫度控制,刻蝕程度等,因此造成了同一個晶圓上不同區域的情況不同,以及不同晶圓之間不同情況的發生。
PVT (process, voltage, temperature)

設計除了要滿足上述5個corner外,還需要滿足電壓與溫度等條件, 形成的組合稱為PVT (process, voltage, temperature) 條件。電壓如:1.0v+10% ,1.0v ,1.0v-10% ; 溫度如:-40C, 0C 25C, 125C。設計時設計師還常考慮找到最好最壞情況. 時序分析中將最好的條件(Best Case)定義為速度最快的情況, 而最壞的條件(Worst Case)則相反。最好最壞的定義因不同類型設計而有所不同。最壞的延遲也不都出現在SS[19] 。至於延遲隨PVT發生怎樣的變化,還需要進一步查找資料。

根據不同的仿真需要,會有不同的PVT組合。以下列舉幾種標准STA分析條件[16]:

WCS (Worst Case Slow) : slow process, high temperature, lowest voltage

TYP (typical) : typical process, nominal temperature,nominal voltage

BCF (Best Case Fast ) : fast process, lowest temperature, high voltage

WCL (Worst Case @ Cold) : slow process, lowest temperature, lowest voltage

在進行功耗分析時,可能是另些組合如:

ML (Maximal Leakage ) : fast process, high temperature, high voltage

TL (typical Leakage ) : typical process, high temperature, nominal voltage

除此之外,另一個組合條件稱為 Scenarios:

Scenarios = Interconnect + operation mode + PVT

噪聲(noise)與串擾(crosstalk) 似乎需要另外考慮。

   1. 內連線情況(interconnect corner)

      制造對互連線造成的影響,如:R_typical C_typical, R_max C_max, R_max C_min, R_min C_min
   2. 工作模式 (Operation Mode)

      如:function mode, scan mode, sleep mode, standby mode, active mode

多種scenarios 的綜合分析,稱之為 MMMC (Multi-Mode Multi-Corner) Analysis。
OCV (On-chip Variations)

由於偏差的存在,不同晶圓之間,同一晶圓不同芯片之間,同一芯片不同區域之間情況都是不相同的。造成不同的因素有很多種,這些因素造成的不同主要體現:

1,IR Drop造成局部不同的供電的差異;

2,晶體管閾值電壓的差異;

3,晶體管溝道長度的差異;

4,局部熱點形成的溫度系數的差異;

5,互連線不同引起的電阻電容的差異。

OCV可以描述PVT在單個芯片所造成的影響。更多的時候, 用來考慮長距離走線對時鍾路徑的影響。在時序分析時引入derate參數模擬OCV效應,其通過改變時延遲的早晚來影響設計。


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