[发明专利]一种集成电路在制备工艺浮动下的静态功耗的计算方法

摘要

本发明涉及一种集成电路在制备工艺浮动下的静态功耗的计算方法，属于集成电路设计技术领域。本发明方法通过将门单元电路的漏电流近似成数个对数正态分布，然后利用基于条件期望的方法对所有门单元电路的漏电流的和分布进行近似，得到较为准确的近似分布，最后利用此近似分布简单快捷的计算出所关心的统计量。本发明同时考虑到了空间相关性的特殊结构，可以把算法的整体复杂度改进为0(N)，因此本发明方法适用于现代集成电路的规模。

主权项

一种集成电路在制备工艺浮动下的静态功耗的计算方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)获取由制备目标集成电路的工艺浮动引起的器件参数的浮动信息，包括集成电路中的MOS管的沟长L、栅极氧化层厚度Tox以及MOS管的阈值电压Vth的浮动信息，以及MOS管的沟长L的浮动的空间相关性，分别将MOS管的沟长L与设计值L0之间的偏差分布、栅极氧化层厚度Tox和设计值T0之间的偏差分布以及阈值电压Vth与设计值V0之间的偏差分布近似为正态分布，并分别记为PL、PT和PV，并分别将与PL、PT和PV对应的均值记为mL、mT和mV，与PL、PT和PV对应的标准差记为sL、sT和sV，MOS管的沟长L的偏差空间相关性用空间相关性的核函数表示；(2)根据上述偏差分布PL、PT和PV，通过电路仿真分别计算各个偏差角落下目标集成电路所使用的数字单元库中各数字单元在不同工作状态时的漏电流，并存储为漏电流库，过程如下：设同一个数字单元内所有MOS管的沟长、栅极氧化层厚度和阈值电压分别具有相同的浮动，将要计算漏电流的角落表示为由MOS管的沟长、栅极氧化层厚度和阈值电压构成的三元组(L0+mL+nLsL，T0+mT+nTsT，V0+mV+nVsV)，其中nL、nT和nV分别为‑1～1之间的整数，利用电路仿真方法，计算目标集成电路所使用的数字单元库中各数字单元的每一种工作状态下的每个角落的漏电流，并将计算得到的所有漏电流存储为漏电流库；(3)根据上述空间相关性核函数和漏电流库，对目标集成电路的静态功耗进行计算，具体过程如下：(3‑1)设目标集成电路中的数字单元为数字门，共有N个数字门，多个数字门对应数字单元库中的同一个数字单元，利用逻辑仿真方法或估算方法得到目标集成电路中每个数字门在不同工作状态下工作的几率，用Si表示第i个数字门在芯片上的位置；(3‑2)根据上述不同工作状态的几率，以及上述漏电流库中与该数字门相对应的数字单元在不同工作状态时的漏电流，计算各个角落每个数字门的漏电流；(3‑3)根据上述各个角落每个数字门的漏电流，用M个对数正态函数之和的形式对该数字门在工艺偏差下的漏电流进行拟合，得到每个数字门的漏电流近似分布，第i个数字门的第m个对数正态函数的表达式为：exp(kim0+kimLPiL+kimTPiT+kimVPiV)，i＝1，2，……，N，m＝1，2，……，M，其中PiL、PiT和PiV分别为相应数字门中MOS管的沟长相对于设计值的偏差、栅极氧化层厚度相对于设计值的偏差和阈值电压相对于设计值的偏差，kim0、kimL、kimT、kimV分别为常数项和各偏差项的系数，由拟合过程得到；(3‑4)根据上述每个数字门的漏电流近似分布、上述各个数字门的MOS管的沟长L的偏差的空间相关性核函数以及上述各数字门在芯片上的位置Si，计算出目标集成电路漏电流的平均值和方差；(3‑5)根据上述每个数字门的漏电流近似分布、上述每个数字门的MOS管的沟长L的偏差空间相关性核函数、上述各数字门在芯片上的位置Si以及目标集成电路漏电流的平均值和方差，将目标集成电路漏电流近似成M×N个形式为exp(aim+bimZ)的随机变量的和的形式，其中Z是同一个服从正态分布的随机变量，aim和bim分别是指数上的常数项系数和一阶项系数，计算过程如下：(3‑5‑1)根据上述每个数字门的漏电流近似分布，构造一个随机变量Z，使得Z为Zim＝kimLPiL+kimTPiT+kimVPiV的线性组合：Z＝∑i，mcimZim，组合系数cim由上述kim0、kimL、kimT和kimV确定；(3‑5‑2)根据上述每个数字门的MOS管的沟长L的偏差空间相关性核函数、上述各数字门在芯片上的位置Si，得到不同数字门单元的PjL的相关性，进而得到Z和Zim之间的相关性；(3‑5‑3)根据上述Z和Zim之间的相关性，对每一个对数正态函数exp(kim0+kimLPiL+kimTPiT+kimVPiV)求出条件期望：E(exp(kim0+kimLPiL+kimTPiT+kimVPiV)|Z)＝exp(αim+βimZ)；(3‑5‑4)将待求的漏电流近似分布的指数上的常数项系数和一阶项系数aim和bim，表示为在对应的αim和βim附近的参数θ的函数的形式，该函数形式保证对任意的θ由Z和aim(θ)和bim(θ)确定的目标集成电路漏电流近似分布的均值和上述目标集成电路漏电流分布的均值一致，并且所有的bim(θ)具有相同的符号；(3‑5‑5)根据上述aim和bim用参数θ表示的函数形式以及上述目标集成电路漏电流分布的方差，计算得到θ使得得到的由aim和bim和Z表示的目标集成电路漏电流近似分布的方差和目标集成电路漏电流分布的方差一致；(3‑6)根据目标集成电路漏电流的近似形式计算统计量。