芯片工艺PVT STA分析 OCV分析

Posted 2022-11-25 呆呆象呆呆

PVT (process, voltage, temperature)

在一片wafer上，不可能每点的载流子平均漂移速度都是一样的，随着电压、温度不同，它们的特性也会不同，把他们分类就有了PVT（Process，Voltage，Temperature）。

设计除了要满足前文所说的工艺角 Process Corner外，还需要满足电压与温度等条件, 形成的组合称为PVT (process, voltage, temperature) 条件。

• 电压如：1.0v+10% ,1.0v ,1.0v-10%
• 温度如：-40C，0C，25C，125C

设计时设计师还常考虑找到最好最坏情况. 时序分析中将最好的条件(Best Case)定义为速度最快的情况, 而最坏的条件(Worst Case)则相反。

STA (Static Timing Analysis)

三种STA分析方法（核心思想是为了实现在比较极限的最坏情况下仍然保证有效性）：

• 单一模式, 用同一条件分析setup/hold
• WC_BC模式, 用worst case计算setup，用best case计算hold
• OCV模式, 计算setup 用计算worst case数据路径，用best case计算时钟路径；
  计算hold 用best case计算数据路径，用worst case计算时钟路径；

STA分析条件

根据不同的仿真需要，会有不同的PVT组合。以下列举几种标准STA分析条件：

• WCS (Worst Case Slow) : slow process, high temperature, lowest voltage
• TYP (typical) : typical process, nominal temperature, nominal voltage
• BCF (Best Case Fast) : fast process, lowest temperature, high voltage
• WCL (Worst Case @ Cold) : slow process, lowest temperature, lowest voltage

在进行功耗分析时，可能是另些组合如：

• ML (Maximal Leakage) : fast process, high temperature, high voltage
• TL (typical Leakage) : typical process, high temperature, nominal voltage

OCV (On-chip Variations)

由于偏差的存在，不同晶圆之间，同一晶圆不同芯片之间，同一芯片不同区域之间情况都是不相同的。造成不同的因素有很多种，这些因素造成的不同主要体现：

• IR Drop造成局部不同的供电的差异
• 晶体管阈值电压的差异
• 晶体管沟道长度的差异
• 局部热点形成的温度系数的差异
• 互连线不同引起的电阻电容的差异

OCV可以描述PVT在单个芯片所造成的影响。更多的时候, 用来考虑长距离走线对时钟路径的影响。在时序分析时引入derate参数模拟OCV效应，其通过改变时延迟的早晚来影响设计。

参考文献

工艺角，PVT, TT,SS,FF,FS,SF_白山头的博客-CSDN博客

Corner · 芯片基础 · 看云

SoC芯片流片验证的经验分享 | 电子创新网 Imgtec 社区

SS、 TT、FF - 知乎

半导体fab“黑话” 续1 - 知乎