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自己做个蒙特卡洛仿真模型

热度 15已有 9843 次阅读| 2012-9-14 14:14 |个人分类:模拟电路设计

关于spectre下蒙特卡洛（MC）仿真的资料有一些，但大都侧重讲如何在ade里设置，前提是foundry提供MC的相关模型。据我所知，t是有的，下面的一些信息还是从t的模型中分析知道的。但是也有些foundry没有，或者即使有，也没有具体讲自己的模型如何使用。所以这里准备从模型的角度讲解这个问题。理解了模型，也就可以自己编写或者看懂foundry的模型文件了。

我们自己先猜测一下MC仿真的过程。从文档上看，MC分为process和mismatch两种，spectreuser的文档具体给了一个示意流程图。在每次MC分析时，（如果选择process）先根据process相关信息，将每个器件的参数统一改变，（如果选择mismatch）再将每个器件的参数单独改变。所以在模型中，就需要提供相关的内容：器件的哪些参数要变，如何变。

正常的仿真，器件参数也会变，只不过那时是调用不同的corner。因此哪些参数要变，完全可以仿照corner仿真时各个section的写法。具体的说，就是在每个模型里都有一些参数，parameter，这其实是变量。在每个corner里都给这些parameter赋值。MC时也是这样，需要在模型里有参数，在最前面有参数赋值。只是这里的参数赋值有专门的语句：statistics。具体语法可以参考手册。在statistics里分了process和mismatch两种情况，然后在每种情况下可以用专门语句描述变量的分布情况。这就回答了前面所说的器件哪些参数要变和如何变的两个问题。当运行MC时，spectre会自动根据statistics里的描述，产生相应的模型变化。而当正常的仿真时，spectre会去别的parameter赋值部分寻找变量值，所以互相可以不冲突。

但是上面描述的只是基本用法。在许多mismatch模型中，变化量的参数是和器件的w，l相关的。如何把这两者关系描述出来，上面的方法就不适合了，因为w和l并不能传递到statistics中去。spectre对此的解决方法是引入了inline subckt。可以参考spectreusr中对这个的描述，基本就是为了解决上述问题而提出的。在inline subckt中，w和l可以作为参数传到下一层中，在此同时，模型参数也被向下传递，因此可以在中间定义模型参数与w，l的关系，这时各个参数是可以相互看到的。这也就是为什么MC分析时，管子的模型一般都要换掉。

因此在最后，出现的情况就比较多了，电路中的模型可以用普通模型，也可以用MC模型，分析可以用普通仿真，也可以用MC分析。有人的blog里就总结了tsmc中几种排列组合能实现的结果。我想只要了解了底层机制，记忆这些就容易多了，而且即使工艺厂下次改变了模型写法，也能很快知道如何使用模型。

最后，说一个问题。当器件存在m参数时，按照m参数的传统意义，等于是完全相同的器件并联，因此MC分析似乎也是这个思路。但实际中理论上各个器件应该是有差别的。所以如果m大，理论上应该是失配减小，但仿真结果却是不变。我不知道是哪里还可以继续改进对m的处理，使其更加合理。目前从foundry的做法来看，是直接用子电路形式代替了model来处理m，这种做法目前我还学不来，只能是写个perl程序把m都替换掉。