[發(fā)明專(zhuān)利]一種CMOS數(shù)字集成電路總劑量效應(yīng)建模方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110554445.4
• 申請(qǐng)日: 2021-05-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113341761A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉錦輝;梁博;曹燁政;孟菲;劉剛;萬(wàn)波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05B17/02
• 分類(lèi)號(hào): G05B17/02
• 代理公司: 西安長(zhǎng)和專(zhuān)利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

1.一種CMOS數(shù)字集成電路總劑量效應(yīng)建模方法，其特征在于，所述CMOS數(shù)字集成電路總劑量效應(yīng)建模方法包括：

選擇或設(shè)計(jì)一種數(shù)字器件作為原始器件；

對(duì)原始數(shù)字器件用儀器測(cè)量或者在元器件官網(wǎng)下載獲得原始器件的IBIS模型數(shù)據(jù)；

基于IBIS模型數(shù)據(jù)提取輸入端口的鉗位管特性曲線和輸出端口的晶體管特性曲線；

根據(jù)鉗位管特性曲線提取二極管模型參數(shù)；

根據(jù)晶體管特性曲線提取MOS管模型參數(shù)；

根據(jù)提取的模型參數(shù)建立CMOS數(shù)字IC行為-物理混合模型；

根據(jù)總劑量效應(yīng)引起的時(shí)序變化建立CMOS數(shù)字IC時(shí)序退化模型；

根據(jù)總劑量效應(yīng)造成的器件電特性退化，建立CMOS數(shù)字IC輸出端口總劑量效應(yīng)模型。

2.如權(quán)利要求1所述CMOS數(shù)字集成電路總劑量效應(yīng)建模方法，其特征在于，所述原始電子器件的IBIS模型的構(gòu)建，包括：采用SPICE仿真方法或者真實(shí)器件直接測(cè)量的方法，測(cè)得原始電子器件的IV數(shù)據(jù)和VT數(shù)據(jù)；其中，所述IV數(shù)據(jù)表示電流電壓關(guān)系，包括上拉下拉I/V數(shù)據(jù)Pullup、Pulldown以及電源和GND鉗位數(shù)據(jù)Power_Clamp、Gnd_Clamp；所述VT數(shù)據(jù)表示電壓時(shí)間關(guān)系，包括上升波形的VT數(shù)據(jù)和下降波形的VT數(shù)據(jù)；將數(shù)據(jù)錄入IBIS文件，完成IBIS模型的創(chuàng)建。

3.如權(quán)利要求1所述CMOS數(shù)字集成電路總劑量效應(yīng)建模方法，其特征在于，所述基于IBIS模型數(shù)據(jù)提取輸入端口的鉗位管特性曲線和輸出端口的晶體管特性曲線，包括：基于IBIS模型數(shù)據(jù)，提取原始器件輸入端口電源鉗位管和地鉗位管的特性曲線，提取原始器件輸出端口PMOS管與地鉗位管特性曲線和NMOS管與電源鉗位管特性曲線；

其中，基于IBIS模型提取輸入端口鉗位管特性曲線時(shí)，Power_Clamp數(shù)據(jù)描述當(dāng)輸入電壓高于器件供電電壓Vcc時(shí)該輸入端口的電壓、電流關(guān)系，端口地鉗位管反向截止，電源鉗位管正向?qū)ǎ摻M數(shù)據(jù)即為電源鉗位管的V/I特性曲線；由于IBIS模型規(guī)定Power_Clamp數(shù)據(jù)表中的電壓V_table為電源電位減去引腳輸入電位V_in，故在提取電源鉗位管V-I特性時(shí)，對(duì)應(yīng)電壓V為輸入端口電壓V_in減去電源電位Vcc，即數(shù)據(jù)表中電壓V_table的相反數(shù)；

基于IBIS模型提取輸入端口鉗位管特性曲線時(shí)，GND_Clamp描述當(dāng)輸入電壓低于GND時(shí)輸入引腳的電壓、電流特性；電源鉗位管反向截止，地鉗位管正向?qū)ǎ蔊ND_Clamp數(shù)據(jù)即為地鉗位管V/I特性曲線；根據(jù)IBIS模型規(guī)定，GND_Clamp數(shù)據(jù)表中的電壓V_table為輸入引腳電壓V_in減去地電位V_GND；在提取地鉗位管V-I特性時(shí)，對(duì)應(yīng)電壓V為地電壓減去輸入引腳電壓V_in，即數(shù)據(jù)表中電壓V_table的相反數(shù)；

基于IBIS模型提取輸出端口PMOS管和地鉗位管特性曲線時(shí)，提取輸出引腳電壓-VCC～VCC范圍間的V-I數(shù)據(jù)，即對(duì)應(yīng)Pullup曲線2VCC～0V區(qū)間的數(shù)據(jù)；推挽輸出端口，Pullup曲線融合上拉管與鉗位管的電特性；當(dāng)輸出引腳電壓處于0V～VCC之間時(shí)，上拉管PMOS導(dǎo)通，此時(shí)的V-I曲線即為PMOS管輸出特性曲線；當(dāng)輸出端口電壓小于0V時(shí)，PMOS管與地鉗位管二極管均導(dǎo)通，Pullup電流數(shù)據(jù)I_table為上拉PMOS管電流I_PMOS與地鉗位二極管電流I_diode之和，且二極管兩端電壓V_diode為GND電位減去輸出端口電壓V_out即Pullup電壓數(shù)據(jù)V_table減去電源電位Vcc；根據(jù)MOS器件飽和區(qū)電壓-電流模型對(duì)PMOS輸出特性曲線飽和區(qū)進(jìn)行擬合，得到在VCC～2VCC區(qū)間電壓內(nèi)流過(guò)PMOS管的電流I_PMOS，進(jìn)而得到地鉗位二極管特性曲線；

基于IBIS模型提取輸出端口NMOS管和電源鉗位管特性曲線時(shí)，輸出端口電壓V_out在0V～Vcc范圍時(shí)，NMOS管導(dǎo)通，其它晶體管均截止，該段Pulldown數(shù)據(jù)描述的即為NMOS管輸出特性；根據(jù)MOS器件飽和區(qū)電壓-電流模型，對(duì)NMOS管進(jìn)行參數(shù)擬合，得到流過(guò)NMOS管的電流I_NMOS，當(dāng)V_out大于Vcc時(shí)，Pulldown表的電流I_table等于與流過(guò)NMOS管的電流I_NMOS與流過(guò)電源鉗位管的電流I_diode之和，且電源鉗位二極管兩端電壓V_out為輸出端口電壓減去電源電壓Vcc，由此得到電源鉗位二極管特性曲線。