[发明专利]电路仿真中模型计算的检查方法

说明书

1.技术领域

本发明属于电子设计自动化领域，特别地，涉及一种集成电路仿真中，对器件模型计算的检查。

2.背景技术

集成电路设计离不开精确的，快速的电路仿真器。好的电路仿真器能够帮助电路设计者对所设计的电路进行验证，分析出所设计的电路是否达到了设计要求，这样，就可以避免因投片生产后才发现芯片性能不符合要求而造成的巨额损失。

集成电路是由各种半导体器件通过节点连接起来的一个电路网路，每个器件都可以用一组数学方程对它的电学性能进行描述，这就是器件的模型。一般的，在电路仿真中，对于有n个节点的器件，它的DC电流模型可被表示为：

I_i＝i_i(V₁，V₂，......V_n)i＝1......n

其中：I_i是器件流入i节点的电流，V₁，V₂，......V_n分别对应n个节点的电压，是器件流入i节点的电流对j节点电压的导数，即电导。为了进行AC分析，还需要有器件的电荷模型：

Q_i＝q_i(V₁，V₂，......V_n)i＝1......n

其中：Q_i是i节点的电荷，是i节点的电荷对j节点电压的导数，即电容。

对于有m个节点的整个电路，根据基尔霍夫(Kirchhoff)定律，在每一个时刻，流过每一个节点的总电流应该等于0，于是在t时刻，流过k节点的总电流I_k(t)方程为：

Ik(t)=Σ[Ik+i~(Qk(t))]=0,k=1......m]]>

其中是每一个器件对k节点电流直流和交流部分的贡献。采用上面提到的电导G和电容C，用牛頓-拉福森(Newton-Ralphson)迭代，可以对这组方程进行求解，从而可以得到整个电路的电学特性，这就是电路仿真器的工作过程。在这个过程中，如果器件模型，具体说就是以上电流I，电导G，电荷Q，电容C的计算不能对器件的电学性能进行准确的描述，这就可能导致最后仿真结果出错，或者出现仿真不收敛的情况。因此，开发精确的，鲁棒性好的器件模型不管是对电路设计者来说，还是对于器件模型开发者来说都至关重要。

为了保证器件模型的质量，当前的传统做法是通过大量特殊设计的测试用例来验证模型的好坏，即进行大量的测试，并检查仿真的结果。CMC(Compact Model Council)还发布了一系列标准的测试用例来保证模型的正确性。但这种做法很难对一个模型进行深入的测评，因为测试用例毕竟是有限的。模型中的有些问题通过这种有限的测试也不会反映出来。另外，这种方法不能检测仿真过程中迭代的有效性，因为模型中的一些问题可能不会引起错误的结果，但却会导致迭代步数的增加。

电路仿真经常遇到的另一个问题是仿真不收敛，为了解决这个问题，一般的做法是把每一步牛頓-拉福森迭代的矩阵打印出来，测试者通过检查矩阵中的一些异常现象来判断问题的根源。这种查找问题的方法需要经验丰富的测试者。另外，随着集成电路变得越来越复杂，通过矩阵差错的方法变得更加困难，也越来越不可行。

3.发明内容