MOS管失调电压分析.docx

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1、蒙特卡洛（MC）仿真 (2012-11-0319:02:19)转载▼标签： 杂谈分类： IC设计关于spectre下蒙特卡洛（MC）仿真的资料有一些，但大都侧重讲如何在ade里设置，前提是foundry提供MC的相关模型。据我所知，t是有的，下面的一些信息还是从t的模型中分析知道的。但是也有些foundry没有，或者即使有，也没有具体讲自己的模型如何使用。所以这里准备从模型的角度讲解这个问题。理解了模型，也就可以自己编写或者看懂foundry的模型文件了。我们自己先猜测一下MC仿真的过程。从文档上看，MC分为process和mismatch两种，spe

2、ctreuser的文档具体给了一个示意流程图。在每次MC分析时，（如果选择process）先根据process相关信息，将每个器件的参数统一改变，（如果选择mismatch）再将每个器件的参数单独改变。所以在模型中，就需要提供相关的内容：器件的哪些参数要变，如何变。正常的仿真，器件参数也会变，只不过那时是调用不同的corner。因此哪些参数要变，完全可以仿照corner仿真时各个section的写法。具体的说，就是在每个模型里都有一些参数，parameter，这其实是变量。在每个corner里都给这些parameter赋值。MC时也是这样，需要在模型里

3、有参数，在最前面有参数赋值。只是这里的参数赋值有专门的语句：statistics。具体语法可以参考手册。在statistics里分了process和mismatch两种情况，然后在每种情况下可以用专门语句描述变量的分布情况。这就回答了前面所说的器件哪些参数要变和如何变的两个问题。当运行MC时，spectre会自动根据statistics里的描述，产生相应的模型变化。而当正常的仿真时，spectre会去别的parameter赋值部分寻找变量值，所以互相可以不冲突。但是上面描述的只是基本用法。在许多mismatch模型中，变化量的参数是和器件的w，l相关的

4、。如何把这两者关系描述出来，上面的方法就不适合了，因为w和l并不能传递到statistics中去。spectre对此的解决方法是引入了inlinesubckt。可以参考spectreusr中对这个的描述，基本就是为了解决上述问题而提出的。在inlinesubckt中，w和l可以作为参数传到下一层中，在此同时，模型参数也被向下传递，因此可以在中间定义模型参数与w，l的关系，这时各个参数是可以相互看到的。这也就是为什么MC分析时，管子的模型一般都要换掉。因此在最后，出现的情况就比较多了，电路中的模型可以用普通模型，也可以用MC模型，分析可以用普通仿真，也可

5、以用MC分析。有人的blog里就总结了tsmc中几种排列组合能实现的结果。我想只要了解了底层机制，记忆这些就容易多了，而且即使工艺厂下次改变了模型写法，也能很快知道如何使用模型。最后，说一个问题。当器件存在m参数时，按照m参数的传统意义，等于是完全相同的器件并联，因此MC分析似乎也是这个思路。但实际中理论上各个器件应该是有差别的。所以如果m大，理论上应该是失配减小，但仿真结果却是不变。我不知道是哪里还可以继续改进对m的处理，使其更加合理。根据Sensan的《精粹》上的第15章，MOS的随机失配中阈值电压失配的计算Avt是MOS管的阈值失配的平均值（或期

6、望），sigma是失配的标准差Avt=tox*(Nb)^(1/4)，反正就是和工艺相关，tox≈L/50，所以工艺尺寸越大的，阈值的失配均值Avt越大，使用更小线宽的工艺可以减小Avt，但是0.13um以下工艺，Avt基本稳定在3mV左右。sigma=Avt/sqrt(W*L)，sigma描述的是Avt的波动型，sigma越大说明各个管子阈值偏差离散型较高，也就是匹配不好问题是，在考虑MOS管的阈值失配时，这个失配说的是Avt还是sigma???，比如说，只考虑一个运放的差分对管的阈值失配，要使得差分输入对的输入失调电压Vin,offset小于1mV，

7、是不是说的是sigma<1mV???在一个0.18um工艺中给出的mismatch特性中，Avt=5.0mV,要使得sigma<1mV,就是要使得W*L>25um^2  ？？如果L=1um，就是说要W>25um???如果L=0.5um，W要大于50um？？ 如果要sigma<0.1mV  那么照此类推，W*L>50^2um^2??  如果L=1um  那么要W>2500um？？那如果失配只和sigma相关，那么Avt的意义何在？？更小的Avt可以使得更小的W*L就可以满足失调的要求？？嗯，可能我表述的有问题吧。Avt=tox*(掺杂浓度Nb)^(1/4

8、)，tox≈L/50，所以只和工艺相关，选定工艺Avt也会相应给出这个确实是这样的，比如0.1