Методика измерения входной емкости заказного блока

УДК 621.382(06) Микро- и наноэлектроника
А.Л. ЗУЕВ, П.С. ДОЛОТОВ
НИИ системных исследований РАН, Москва, Россия
МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ВХОДНОЙ ЕМКОСТИ
ЗАКАЗНОГО БЛОКА
В статье рассмотрена методика измерения емкости входов заказных устройств,
успешно применявшаяся при характеризации ряда блоков асинхронной памяти.
Процесс проектирования любого заказного блока включает в себя
характеризацию, одним из важных пунктов которой является определение
емкостей входов спроектированного заказного блока. Неправильное
определение емкостей повлечет за собой нарушение временной
диаграммы обращения к данному блоку. Поскольку автоматические
средства работают некорректно со сложными заказными блоками,
приходиться проводить характеризацию либо ручным методом, либо
полуавтоматическим [1].
Существует несколько основных способов определять емкость входов,
среди них – измерение емкости зарядкой ее постоянным током,
измерение емкости подачей импульса напряжения, метод нагруженного и
ненагруженного инвертора. Первые два метода имеют существенные
недостатки по точности и разбросу получаемых значений, и лишь
последний может гарантировать высокую точность и повторяемость
получаемых результатов.
Суть метода состоит в измерении разности тока потребления
инвертора нагруженного на исследуемый вход с инвертором с
неподключенным выходом. Входной сигнал подается одинаковый, и
представляет собой меандр с частотой, позволяющей успевать
нагруженному инвертору «раскачивать» заданный вход до полного
размаха напряжения. Измерения можно проводить как с файлом netlist,
содержащим паразитные RC элементы, так и с не содержащим. В случае
наличия результатов моделирования обоих файлов можно провести
проверку: если к результатам, полученным моделированием схемы без
паразитов прибавить паразитную емкость, полученную экстракцией
топологии, должна получиться емкость, полученная моделированием
файла netlist, содержащим паразитные RC элементы. Также
рекомендуется при каждом симулировании применять данную схему на
ряд «эталонных» конденсаторов с целью получения относительной
точности измерений на всем диапазоне измерений.
_______________________________________________________________________
ISBN 978-5-7262-0883-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2008. Том 8
145
УДК 621.382(06) Микро- и наноэлектроника
Единственное ограничение при работе с данной методикой
заключается в необходимости экстракции паразитных элементов из
топологии с отсутствующими емкостями между измеряемыми цепями.
Т.к. в данном случае возможно некорректное измерение тока питания
нагруженного на целевой вход инвертора, вследствие наличия разностей в
емкости исследуемых входов и возникновения перекрестных наводок.
DC
float
DC
to pin
Рис.1. Схема для измерения входных емкостей заказного блока
Схема для измерения емкостей входов представлена на рис 1. Формула
для расчета:
C вx (Ф) 
Ipin Ф  Ifloat Ф 
UpinB   FвМгц 
Все емкости заказного блока определяются в течении одного цикла
моделирования, что влечет за собой ускорение процесса характеризации в
целом. С помощью данной методики были охарактеризованы три блока
асинхронной памяти, которые впоследствии были включены в процессор
и показали свою полную работоспособность.
Список литературы
1. Betty Prince, High performance memories, 1996
_______________________________________________________________________
ISBN 978-5-7262-0883-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2008. Том 8
146