[发明专利]一种基于CAD蒙特卡洛分析的电路成品率估算方法

说明书

技术领域

本发明属于电子电路及集成电路计算机辅助设计技术领域，尤其涉及一种基于计算机辅助设计（CAD）蒙特卡洛分析的电路成品率估算方法。

背景技术

由于制造工艺和使用条件的原因，任何电子电路中元器件都不可避免地受到随机扰动因素的影响，从而使实际电路中元器件参数与设计目标值之间存在随机误差，从而导致实际电子电路中元器件参数的实际数值不一定等于其标称值，而只是其标称值容差范围内的一个随机数值。而在实际的电子线路设计过程中往往都是采用元器件参数的标称值进行分析和设计，因此设计的电路和实际生产制造出的电路性能之间必然存在着差别。另外，电子产品在使用的过程中随着使用时间的增加和环境温度的变化，也会使这种差别扩大，在严重情况下，这种偏差可能达到影响电子产品的正常使用的程度，从而造成电路的失效。因此在电子线路、集成电路设计中需要考虑元件容差对电路性能的影响。

现代电路、集成电路设计主要依靠计算机辅助设计技术实现，电路设计者应用计算机辅助设计软件进行各种分析与仿真。其中容差分析就是在给定电路元器件参数容差范围的条件下，计算元器件参数变化对性能的影响。而在电子电路与集成电路的可靠性设计中，蒙特卡洛分析是计算机辅助设计软件中电路进行容差分析主要方法之一。

蒙特卡洛分析是一种基于概率统计仿真的方法，它是在给定电路元器件的参数容差所服从的统计分布规律下，用一组伪随机数，求得元器件参数的实际抽样序列，从而在不同的器件参数的随机抽样序列下进行电路特性仿真，并通过多次分析结果的综合统计分析，得到电路特性的分布规律，包括电路的成品率。因此，在电子线路、集成电路设计中考虑元器件容差对电路性能影响，需要对电路进行蒙特卡洛分析，分析电路制造成品率，进而进行电路设计优化以改善电路在特定生产线中的成品率，。

常规CAD中基于蒙特卡洛分析的电路成品率估算的基本步骤如下：

(1)给出电子电路的拓扑结构、元器件参数及元器件参数的统计分布规律；

(2)产生均匀分布的伪随机数抽样序列；

(3)由均匀分布的伪随机数抽样序列,建立电子电路元器件参数所指定分布的随机抽样序列；

(4)用电路模拟工具对N组随机抽样的电路元器件参数所构成的电路依次进行模拟；

(5)对模拟结果进行统计分析，计算出电路性能参数的统计规律，以及电路的成品率。

传统电路的蒙特卡洛分析方法，关键目标是统计计算在元器件容差范围内，电路的成品率，这是电路可靠性设计关键指标。常规蒙特卡洛分析中，需要完成多组仿真，每一次迭代都需要进行一次电路模拟。随着电路规模增大、元器件增多、模拟次数增加，仿真的时间成本越来越大。因此电路设计中传统的蒙特卡洛（MC）分析其电路仿真次数多、耗时长。从提高电路模拟仿真效率的角度考虑，需要找到一种方法，在不牺牲精度的前提下用更少的电路仿真次数完成电路的蒙特卡洛分析，估算电路成品率。

为了减少依靠蒙特卡洛分析估算成品率中电路模拟花费的时间成本，一种建立电路性能参数的代理模型（近似模型），然后利用该代理电路模型计算代替实际电路仿真进行蒙特卡洛分析方法被提出。由于电路代理模型建立电路目标参数与元件参数之间的近似关系，并且模型形式简单，计算与仿真的时间成本较实际电路仿真低，因此能够有效提高电路蒙特卡洛分析效率。但是由于电路代理模型计算结果与电路模拟结果存在近似误差，完全基于代理模型的蒙特卡洛分析结果与实际蒙特卡洛分析结果往往存在较大误差，从而影响了电路成品率估算精度。

综上，完全基于实际电路模拟以及完全基于电路代理模型蒙特卡洛分析的成品率估算方法分别存在如下缺点：

1.基于实际电路模拟的传统的集成电路蒙特卡洛分析，电路仿真次数多、仿真成本高，随着集成电路规模日益增大、电路日益复杂，其时间成本已经无法承受；

2.完全基于电路代理模型的蒙特卡洛分析，受代理模型的预测能力限制，分析结果可能存在一定误差，有时其误差较大，其成品率估算误差较大。

发明内容

本发明提供了一种基于计算机辅助设计的电路蒙特卡洛分析方法，旨在解决基于实际电路模拟的传统电路蒙特卡洛分析，电路仿真次数多、仿真成本高，随着电路规模日益增大、电路日益复杂，时间成本已经无法承受，以及完全基于电路代理模型的蒙特卡洛分析，受代理模型的预测能力限制，分析结果存在一定误差，有时误差较大，影响电路的成品率分析的问题。

本发明的目的在于提供一种基于CAD中蒙特卡洛分析的成品率估算方法，该成品率估算方法包括：