[发明专利]一种近阈值单元电路延时模型

说明书

本文公开了一种近阈值单元电路延时模型，其中，获取参数包括获取工艺参数、电流参数和慢输入延时参数，判断单元电路类型包括判断单元是否为反相器、堆叠结构单元、并联结构单元，根据单元电路类型计算电流和电流积分，计算电流之和对数的均值、方差和偏度，计算等效阈值电压的均值、方差，判断延时类型包括根据单元电路类型计算得到过冲时间和延时，比较输入转换时间、过冲时间和延时的大小关系，判断延时类型是极快输入、快输入或者慢输入，建立单元电路延时标称模型是根据单元电路类型和延时类型，建立单元电路延时标称模型，得到延时标称值，建立单元电路延时统计模型是根据单元电路类型和延时类型，建立单元电路延时统计模型。

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，特别是涉及一种近阈值单元电路延时模型。

背景技术

随着物联网等低功耗技术的兴起，如何在低功耗下提高电路性能成为了集成电路发展的关键问题，降低电源电压是降低功耗的有效手段之一。由于近阈值电路的能效优势，近阈值电路的设计和研究受到了广泛的关注。

近阈值单元电路延时模型对于设计初期研究电路的时序信息具有重大意义，它能快速预测不同工作场景下单元电路的延时数据。对于近阈值单元电路延时模型，目前工业界的方法是查找表法，即通过仿真获得查找表，然后对查找表进行插值来获得单元延时，但查找表的建立需要进行大量仿真，时间开销大。因此，需要建立一个快速准确的近阈值单元电路延时模型。建立近阈值单元电路延时模型所需应对的挑战主要可以分为两个方面。第一，输入转换时间导致延时的非线性变化，需要对延时与输入转换时间的线性和非线性关系分别建模，而近阈值电流公式的复杂性使得常规电压下基于积分的建模方法不再适用；第二，由于单元延时与工艺参数之间的非线性关系，近阈值下单元延时服从非高斯分布，导致原来基于高斯分布的单元延时模型不再适用。因此，需要建立一个快速准确的近阈值单元电路延时模型，在保证精度的前提下尽可能减小仿真开销。目前基于等效电流法的单元电路延时模型只针对特定输入转换时间下的情况，没有全面考虑输入转换时间对于延时的影响。

发明内容

技术问题：本发明的目的是建立一种快速准确的考虑输入转换时间的近阈值单元电路延时模型，通过等效电流法和对数偏正态分布的性质得到反相器和复合单元的延时标称模型和延时统计模型，具有高精度和低时间开销的优点。

技术方案：为达到此目的，本发明的一种近阈值单元电路延时模型采用以下技术方案：

所述单元电路包括反相器、堆叠结构单元和并联结构单元，所述模型包括以下步骤：

S1:获取参数，包括单元电路各晶体管的工艺参数、单元电路参数和慢输入延时参数；

S2:判断单元电路类型，包括判断单元电路是否为反相器、堆叠结构单元、并联结构单元，根据单元电路类型计算该单元电路的大电流、小电流和电流积分，计算该大电流和小电流之和的自然对数的均值、方差和偏度，计算等效阈值电压的均值、方差；

S3:判断延时类型，根据步骤S2得到的单元电路类型，计算单元电路的过冲时间和延时，然后，根据过冲时间、延时和输入转换时间的相对大小关系，判断延时类型是极快输入、快输入或者慢输入；如果过冲时间大于输入转换时间，则延时类型为极快输入；如果过冲时间小于输入转换时间且延时大于输入转换时间的一半，则延时类型为快输入；如果过冲时间小于输入转换时间且延时小于输入转换时间的一半，则延时类型为慢输入；

S4:根据步骤S2得到的单元电路类型和步骤S3得到的延时类型建立单元电路延时标称模型，得到延时标称值；

S5:基于延时标称模型，根据步骤S2得到的单元电路类型和步骤S3得到的延时类型建立单元电路延时统计模型，得到延时统计量：方差、最大值和最小值。

其中：