cmos積體電路的基本結構是以p型材料作為襯底(p-substrate),直接生成nmos,
同時增加n肼(n-well),在其上製造pmos。
增加兩個bulk(p+,n+)防止非mos管內的pn結反偏。
nmos一般放在pull-down結構中,pmos一般放在pull-up結構中。
nmos與pmos均採用增強型的型別,這樣便於控制channel length。
bulk端和gate,source,drain通過metal層引出。
在基本的invert中,nmos的drain與pmos的source相連,nmos的gate與pmos的gate相連。nmos在gate通入vdd時,source與drain相通,此時因為
nmos處於pull-down結構中,所以輸出0,即反相器功能。而pmos在gate通入vss時,才會導通。
nand門,考慮低電平,即兩個輸入1時,才會輸出零。所以nmos串聯,pmos併聯。
nor門,同樣考慮低電平,只要有乙個輸入1時,就會輸出零。所以nmos併聯,pmos串聯。
standard cells一般可以包括and,or,nand,nor,and-or-invert,or-and-invert,flip-flop。 xor(異或),xnor(異或非)
即功能時序都已定義好(functionality and timing are pre-characterized).
動態功耗發生在cmos cells的charging 和 discharging。靜態功耗一般就是leakage的概念。
關於邏輯定義,一般以vdd和process為基礎,來定義vihmin和vilmax。vdd---vihmin即為高電平,vilmax---0即為低電平。
cmos cells的建模:建模一般從rcl三個方面來說,乙個cell的輸出引腳的capacitance是三部分的和。cell的所有的input capacitance,wire segment
的capacitance,cell的output capacitance。 l一般指互聯線之間的干擾。r一般是mos管的等效電阻。
一般來說cell的設計,無論pull-up還是pull-down結構都具有相似的驅動能力(drive strength). pull-up 或 pull-down的resistance越
小,驅動能力越強,fanouts可以越多,capacitive load可以更大。
1)由rc時間常數決定的,乙個cell的output,是指數型的增加或減少。
2)propagation delay,以invert為例來進行說明。輸入到輸出會有兩個延時引數,output fall delay(tf); output rise delay (tr)
delay的測量通過,在lib檔案中會來說明乙個threshold point。
input_threshold_pct_fall :50.0 output_threshold_pct_fall :50.0
input_threshold_pct_rise :50.0 output_threshold_pct_rise :50.0
3)slew rate:測量方式transition time。在lib檔案中的說明。其中slew time就是30%---70%的時間。
slew_lower_threshold_pct_fall :30.0 slew_lower_threshold_pct_fall :30.0
slew_upper_threshold_pct_rise :70.0 slew_upper_threshold_pct_rise :70.0
4)skew:資料或時鐘兩個訊號之間的時序差。例如,clock skew指時鐘樹中不同兩個end point之間的時間差。包含在uncertainty中,
可以用set_clock_uncertainty來設定。
clock latency指clock source到乙個end point之間的時差。set_clock_latency來設定。
5)從source到destination總會有多個path,總會有乙個max path,乙個min path。timing check總會歸結到這兩條路徑。
6)operating conditions:process voltage temperature,pvt。process越快,delay越小。voltage越大,delay越小。如果不發
生temperature inversion,temperature越小,delay越小。
三種典型的環境:wcs,typ,bcs做後仿時,sdf檔案會不同。
三種lib cells:lvt,vt low, switching time fast, leakage high.
hvt,vt high, slow, leakage low. (應用最多)
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