Genauere Laufzeitanalyse digitaler Schaltungen durch Berücksichtigung statistischer Schwankungen der Signalformen

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Zur Laufzeitanalyse integrierter Schaltungen in Nanometer-Technologien sind zunehmend Fertigungsschwankungen zu berücksichtigen. Dies erfolgt durch statistische Verfahren (engl. Statistical Static Timing Analysis, SSTA). Genauere Ergebnisse werden durch Einbeziehung der Signalformen erreicht. Verfügbare Werkzeuge verwenden allerdings Vereinfachungen, die auf Kosten der Genauigkeit die Komplexität verringern. Bevor diese Werkzeuge produktiv eingesetzt werden können, müssen daher die Auswirkungen dieser Vereinfachungen genau untersucht werden. Dafür wird eine exakte Referenz benötigt. Die Monte-Carlo-Analyse ist aufgrund der zu hohen Rechenzeit bei komplexen Schaltungen häufig nicht mehr möglich. Daher wird in dieser Arbeit eine schnellere Referenz-Methodik zur statistischen Laufzeitanalyse vorgestellt. Sie basiert auf SPICE-Simulationen von Stufen eines Pfades, wobei die komplette nominale Signalform zusammen mit der Signalform-Variation durch den gegebenen Pfad propagiert wird. Somit können die Form des Signals, die gesamte Struktur des Interconnects und die dynamische Last der Gatter im Fanout berücksichtigt werden. Zur Evaluierung werden Pfade eines industriellen Designs analysiert, die alle aus dem Layout extrahierten, parasitären Elemente beinhalten. Im Vergleich zur Monte-Carlo-SPICE-Analyse wird gezeigt, dass sich die Ergebnisse für die Standardabweichung der Verzögerungszeit um höchstens 5% unterscheiden, wobei die vorgestellte Methode 600-800 mal schneller ist.