Der UMC 0.18 Design Flow am Beispiel eines PDA ... - Mpc.belwue.de
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Dimensionierung und Entwurfszentrierung analoger Schaltungen mit WiCkeD<br />
Uomax > 2.7 V<br />
Bild 16: Exemplarische Optimierungsergebnisse Knoten 4 für Transitfrequenz, Uomax und CM-Fehler (min)<br />
Da sich die <strong>Design</strong>variablen zwischen 0,35 µm und<br />
300 µm bewegen dürfen, kommen mit <strong>de</strong>r Wahl <strong>de</strong>s<br />
central-point Algorithmus eher Werte mittlerer Größenordnung<br />
zustan<strong>de</strong>. Dadurch wer<strong>de</strong>n die Transistorflächen<br />
zwar größer aber WiCkeD kann dafür in einem<br />
größeren <strong>Design</strong>raum optimieren. Die Nominal<br />
Deterministic Optimization (Knoten 4, Dauer 12 h)<br />
wur<strong>de</strong> mit <strong>de</strong>m Algorithmus par<strong>am</strong>eter-distance,<br />
Number of Iterations 10 und adaptive sensitivity calculation<br />
gestartet. Hier konnten bereits 10 von 14 Spezifikationen<br />
erreicht wer<strong>de</strong>n. Bild 16 zeigt exemplarisch<br />
3 Performances und ihren Verlauf während <strong>de</strong>r Optimierung.<br />
Die Transitfrequenz wur<strong>de</strong> nach 4 Schritten<br />
erreicht, <strong>de</strong>r CM-Fehler (min) nach 3 Schritten. U omax<br />
nähert sich auf 50 mV an die gefor<strong>de</strong>rten 2.7 V an<br />
und zählt also zu <strong>de</strong>n Performances, die noch nicht<br />
erreicht wer<strong>de</strong>n konnten. Durch Anhängen zweier<br />
weiterer Deterministic Optimizations (Knoten 9, Dauer<br />
10 h bzw. Knoten 13, Dauer 6 h) konnten dann jedoch<br />
13 von 14 Spezifikationen erreicht wer<strong>de</strong>n. Die einzige<br />
verletzte Performance ist <strong>de</strong>r diskrete Punkt U OP ,<br />
<strong>de</strong>r jedoch bis auf 50 mV an die Spezifikation herangeführt<br />
wur<strong>de</strong>. Hier scheint eine prinzipielle Beschränkung<br />
<strong>de</strong>r Topologie vorzuliegen, die nur durch<br />
einen Tra<strong>de</strong>-Off mit an<strong>de</strong>ren Spezifikationen erreicht<br />
wer<strong>de</strong>n könnte. Zu bemerken ist, dass es nicht ausreicht<br />
eine Deterministic Nominal Optimization mit hoher<br />
Iterationszahl einzustellen, son<strong>de</strong>rn dass es notwendig<br />
ist, mehrere Knoten aneinan<strong>de</strong>rzureihen. Treten<br />
ab einem gewissen Iterationsschritt keine Verbesserungen<br />
mehr auf, been<strong>de</strong>t <strong>de</strong>r Algorithmus unabhängig<br />
von <strong>de</strong>r eingegebenen Number of Iterations<br />
die Optimierung (hier: nach 5 Iterationsschritten). Das<br />
angehängte Screening (Knoten 16, Dauer 2 h) eliminiert<br />
diverse Prozesspar<strong>am</strong>eter, um die Rechenzeit<br />
zu verkürzen. 10 von 23 eingebun<strong>de</strong>n Prozesspar<strong>am</strong>etern<br />
wur<strong>de</strong>n wegen <strong>eines</strong> Einflusses kleiner 5 %<br />
vernachlässigt. Nach einer Rundung auf das Fertigungsgrid<br />
(Knoten 24, Dauer 1 min) lag eine fertige<br />
Dimensionierung mit einem geschätzten Yield von 84<br />
% vor.<br />
Die in das ursprüngliche Schematic zurück geschriebenen<br />
Bauteilwerte ermöglichen eine Nachsimulation<br />
in Ca<strong>de</strong>nce. Dabei zeigte sich interessanterweise,<br />
dass trotz erreichter Spezifikation, die Schaltung nicht<br />
wie gewünscht funktionierte. Das Problem lag in <strong>de</strong>r<br />
Gleichtaktregelung, die bei differentieller Ansteuerung<br />
nicht wie gewünscht arbeitete (siehe Bild 15, Kurve<br />
ALT). Dem Optimierer wur<strong>de</strong>n vor <strong>de</strong>r Optimierung<br />
noch zu viele Freiheitsgra<strong>de</strong> gelassen. Durch Einführen<br />
zweier weiterer Performances TranStabil(Max)<br />
und TranStabil(min) sollte im Zeitbereich ein Toleranzschlauch<br />
hinzugefügt wer<strong>de</strong>n, <strong>de</strong>n <strong>de</strong>r Gleichtakt<br />
<strong>am</strong> Ausgang nicht über- o<strong>de</strong>r unterschreiten darf. Die<br />
OCEAN-Befehle sind im Einzelnen:<br />
TranStabil(Max) = (ymax(clip(((VT('/OUTP')<br />
+ VT("/OUTN"))<br />
/2) 6e-08 2e-07)) – 1,65)<br />
TranStabil(Min) = (ymin(clip(((VT('/OUTP')<br />
+ VT("/OUTN"))<br />
/2) 6e-08 2e-07)) – 1,65)<br />
In Bild 17 ist zweimal <strong>de</strong>r Gleichtakt über <strong>de</strong>r Zeit aufgetragen,<br />
einmal für die alte Dimensionierung, einmal<br />
Bild 17: Gegenüberstellung <strong>de</strong>r Gleichtaktregelung<br />
MPC-Workshop, Juli 2009<br />
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