3. Программная система Charisma

Программная система Charisma предназначена для автоматизированной характеризации библиотек стандартных ячеек и ячеек ввода/вывода с применением внешних программ схемотехнического моделирования. В результате характеризации формируются модели ячеек в стандартных форматах микроэлектронных САПР, необходимые для использования библиотек при проектировании микросхем.

Большинство современных СБИС разрабатывается на базе библиотек стандартных ячеек. Использование библиотек для автоматизированной разработки и верификации сложных микроэлектронных схем возможно только при условии полной и точной характеризации ячеек. Процедура характеризации является неотъемлемым этапом разработки библиотек стандартных ячеек.

Система Charisma является полным автоматизированным решением по характеризации библиотек стандартных ячеек с построением табличных моделей, которые обладают достаточной точностью при технологических процессах с длиной канала не более 90 нм.

При выполнении характеризации Charisma на основе настроек и анализа входных описаний ячеек формирует задания для внешних программ моделирования (Hspice, Spectre и т.д.), распределяет задания между процессорами локальной вычислительной сети, накапливает результаты моделирования в базе данных, затем формирует выходные файлы моделей (.lib, .v) и документации (.html, .pdf).

Charisma быстрое, точное и простое в использовании автоматизированное средство для характеризации библиотек стандартных ячеек с доступной стоимостью для компаний-производителей микросхем и разработчиков библиотек стандартных ячеек и ячеек ввода/вывода.

Система Charisma используется ОАО "НИИМЭ и Микрон" (г. Москва), применялась для заказной характеризации библиотек ячеек, разработанных СКТБ ЭС (г. Воронеж) и ИТМиВТ им. Лебедева (г. Москва).

Типы характеризуемых ячеек:

Стандартные ячейки:

• комбинаторные с одним и несколькими выходами;

• тристабильные;

• мультиплексоры;

• сумматоры и полусумматоры;

• триггеры и защелки (с установкой, сбросом, разрешением, скан-входами);

• специальные (со слабой обратной связью, тактовые буферы и др.);

Ячейки ввода-вывода:

• входные, выходные, двунаправленные;

• тристабильные;

• с триггером Шмитта на входе;

• с повышающей/понижающей нагрузкой на входе;

• с открытым стоком/истоком на выходе;

• с несколькими напряжениями питания;

Характеризуемые параметры:

Временные параметры:

• задержка распространения;

• время переключения выходного сигнала;

• время установки и удержания сигнала данных;

• время установки и удержания сигналов установки и сброса;

• минимальная ширина импульса;

Мощностные параметры:

• динамическая входная и выходная мощность;

• статическая мощность;

Параметры по постоянному току:

• напряжение входных и выходных логических уровней;

• гистерезис входных уровней;

• ток утечки входной и третьего состояния;

Шумовые параметры:

• вольтамперные характеристики;

• распространение шума;

• устойчивость к шумам;

Выходные форматы:

Модели:

• Synopsys Liberty (.lib);

• Verilog (.v);

Документация:

• гипертекст (.html);

• документ (.pdf);

Внешние средства моделирования:

• Cadence Spectre;

• Synopsys Hspice;

• Unique IC's AVOSpice;

Платформа:

• Linux (Red Hat, Fedora core);

• MS Windows;

• Sun Solaris;

• смешанная;

Поставка:

• Charisma-Base (стандартные ячейки, временные и мощностные параметры);

• Charisma-Std (стандартные ячейки и ячейки ввода/вывода, временные и мощностные параметры, параллельное моделирование 5 лицензий);

• Charisma-Prof (стандартные ячейки и ввода/вывода, временные, мощностные и шумовые параметры, параллельное моделирование 10 лицензий);

Дополнительные опции:

• Тестовая характеризация;

Особенности системы:

• Характеризация ячеек для всех возможных путей вход-выход и входных комбинаций;

• Автоматическое формирование входных воздействий для комбинаторных и последовательностных ячеек;

• Автоматизированный выбор точек характеризации «входной фронт - выходная нагрузка»;

• Графический пользовательский интерфейс с отображением состояния характеризации библиотеки в реальном масштабе времени;

• Настраиваемые параметры PVT-углов характеризации;

• Возможность перехарактеризации отдельных углов и ячеек;

• Оптимизация с целью сокращения количества запусков моделирования;

• Оптимизация размеров выходных файлов;

• Вывод в выходные форматы с заданной точностью;

• Распределенное моделирование с неограниченным количеством моделирующих процессоров в локальной вычислительной сети;

• Планировщик управления ресурсами для моделирования;

Характеристики производительности:

• Среднее время характеризации временных и мощностных параметров одной ячейки для одного угла при 5 моделирующих процессорах:

• Библиотека 0.35 мкм (шаг моделирования 0.01 нс, таблица фронт/нагрузка 4х4) — 15 мин.

• Библиотека 0.18 мкм (шаг моделирования 0.001 нс, таблица фронт/нагрузка 7х7) — 2 часа.