STA分析(三) cmos模型

CMOS集成电路的基本结构是以P型材料作为衬底(p-substrate)，直接生成NMOS，

同时增加N肼(n-well)，在其上制造PMOS。

增加两个bulk(P+,N+)防止非MOS管内的PN结反偏。

NMOS一般放在Pull-down结构中，PMOS一般放在Pull-up结构中。

NMOS与PMOS均采用增强型的类型，这样便于控制channel length。

Bulk端和Gate,Source,Drain通过metal层引出。

在基本的invert中，NMOS的Drain与PMOS的Source相连，NMOS的gate与PMOS的gate相连。NMOS在gate通入vdd时，Source与Drain相通，此时因为

NMOS处于Pull-down结构中，所以输出0，即反相器功能。而PMOS在gate通入vss时，才会导通。

nand门，考虑低电平，即两个输入1时，才会输出零。所以NMOS串联，PMOS并联。

nor门，同样考虑低电平，只要有一个输入1时，就会输出零。所以NMOS并联，PMOS串联。

Standard Cells一般可以包括and,or,nand,nor,and-or-invert,or-and-invert,flip-flop。  xor(异或),xnor(异或非)

即功能时序都已定义好(functionality and timing are pre-characterized).

动态功耗发生在CMOS Cells的charging 和 discharging。静态功耗一般就是leakage的概念。

关于逻辑定义，一般以vdd和process为基础，来定义VIHmin和VILmax。vdd---VIHmin即为高电平，VILmax---0即为低电平。

CMOS Cells的建模：建模一般从RCL三个方面来说，一个cell的输出引脚的capacitance是三部分的和。cell的所有的input capacitance，wire segment

的capacitance，cell的output capacitance。 L一般指互联线之间的干扰。R一般是MOS管的等效电阻。

一般来说cell的设计，无论Pull-up还是Pull-down结构都具有相似的驱动能力(Drive Strength). Pull-up 或 Pull-down的resistance越

小，驱动能力越强，fanouts可以越多，capacitive load可以更大。

1)由RC时间常数决定的，一个cell的output，是指数型的增加或减少。

2)Propagation Delay，以invert为例来进行说明。输入到输出会有两个延时参数，output fall delay(Tf); output rise delay (Tr)

delay的测量通过，在lib文件中会来说明一个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：测量方式transition time。在lib文件中的说明。其中slew time就是30%---70%的时间。

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：数据或时钟两个信号之间的时序差。例如，Clock skew指时钟树中不同两个end point之间的时间差。包含在uncertainty中，

可以用set_clock_uncertainty来设置。

Clock latency指clock source到一个end point之间的时差。set_clock_latency来设置。

5)从source到destination总会有多个path，总会有一个max path，一个min path。timing check总会归结到这两条路径。

6)Operating Conditions：Process Voltage Temperature，PVT。Process越快，Delay越小。Voltage越大，Delay越小。如果不发

生Temperature inversion，Temperature越小，Delay越小。

三种典型的环境：WCS，TYP，BCS做后仿时，sdf文件会不同。

三种lib cells：LVT，Vt low, Switching Time Fast, Leakage High.

HVT，Vt high, Slow, Leakage Low.   (应用最多)