STA之PVT

Posted 2020-11-11 lelin

在STA星球，用library PVT、RC corner跟OCV来模拟这些不可控的随机因素。在每个工艺结点，通过大量的建模跟实测，针对每个具体的工艺，foundary厂都会提供一张推荐的timingsignoff表格， 建议需要signoff的corner及各个corner需要设置的ocv跟margin。这些corner能保证大部分芯片可以承受温度、电压跟工艺偏差，一个corner=libraryPVT+ RC corner + OCV，本文将关注于library PVT。

 

 PVT也称为Operating condition，是STA一个基本且重要的概念，在library的表头会有operating condition的定义，如下图，其中『ss0p81vm40c』是这个operating condition的名字，通常这个名字是有意义的，它会标示出该lib对应的电压跟温度，如0p81对应于voltage:0.81，m40c对应于temperature:-40度。

 

P-process：IC制造工艺本身的不完美，使得制造偏差不可避免，在library中会用一个百分比来表示工艺偏差，如process:1表示没偏差。在沉积或参杂过程中，杂质浓度密度、氧化层厚度、扩散深度都可能发生偏差，从而导致管子的电阻跟阈值电压发生偏差；光刻过程中由于分辨率的偏差会导致管子的宽长比产生偏差。而这些偏差，都会导致管子性能的差异。

 

V-voltage：管子的延时取决于饱和电流，而饱和电流取决于供电电压。且不论多电压域芯片，就单电压芯片而言，电池的供电电压本身就在一个范围内变化，再加上片外或片上voltage regulator的误差、再加上IR，一个芯片上的每个管子都可能工作在不同电压下，从而性能也有所差别。

 

 

T-temperature：在日常操作中，IC芯片必须适应温度不恒定的环境，当芯片运行时，由于开关功耗、短路功耗和漏电功耗会使芯片内部的温度发生变化。温度波动对性能的影响通常被认为是线性的，但在深亚微米温度对性能的影响是非线性的。对于一个管子，当温度升高，空穴/电子的移动速度会变慢，使延时增加，而同时温度的升高也会使管子的阈值电压降低，较低的阈值电压意味着更高的电流，因此管子的延时减小。而通常温度升高对空穴/电子移动速度的影响会大于对阈值电压的影响，所以温度升高管子的延时呈增加趋势。但是并不是温度越低管子的延时就越小，晶体管有温度翻转效应，当温度低到某个值之后，随着温度的降低，管子的延时会增加，至于温度翻转点跟具体的工艺相关。

 

 

 

在做STA分析时，operating condition通常通过lib读入，如果多个library中的operating condition不同，通常用第一个读入的library中定义的operating condition。也可以用命令设置/定义operating condition，不同的工具有不同的实现方式，如：set_operating_condition。在debug环境时可以report_design来check当前所用的operating condition。