基于代理模型的电路成品率计算与优化研究

摘要

随着集成电路进入纳米工艺时代，工艺参数相对误差不断增大，导致集成电路的参数成品率明显下降。此外，更小的器件特征尺寸、更加复杂的器件模型和更大的电路规模显著增加了电路仿真时间成本，使传统基于电路仿真的成品率计算与优化方法的时间开销大到令人无法接受的程度。 本文研究了基于电路代理模型的成品率计算与优化方法。在电路参数成品率计算方面，提出了一种基于二阶响应曲面电路代理模型计算电路参数成品率的新算法，在计算精度和速度方面优势明显，适用于计算工艺参数众多的大规模集成电路的参数成品率。在电路参数成品率优化方面，提出了一种基于响应曲面代理模型的参数成品率优化方法，与传统基于成品率计算的优化算法相比，其计算量较小。上述方法结合电路实例进行验证，取得了良好效果，证明了其有效性。

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第一章绪论

1.1 集成电路成品率面临的挑战

1.2 集成电路成品率的研究内容

1.3 本论文的内容与安排

第二章集成电路参数成品率理论基础

2.1 工艺参数误差

2.1.1 工艺参数误差分类

2.1.2 工艺参数误差模型

2.1.3 工艺参数误差数据处理

2.2 电路仿真试验与代理模型

2.2.1 构造电路代理模型的步骤

2.2.2 电路仿真试验设计

2.2.3 响应曲面代理模型

2.3 电路参数成品率计算

2.3.1 基本思想和步骤

2.3.2 蒙特卡罗方法精度与计算量

2.3.3 优缺点与改进措施

2.4 电路参数成品率优化

2.4.1 最坏情况优化法

2.4.2 蒙特卡罗优化法

2.4.3 几何逼近优化法

第三章基于电路代理模型的参数成品率计算

3.1 数学背景知识

3.1.1 器件工艺参数变换

3.1.2 二阶响应曲面模型及其对角化

3.1.3 有关概率密度函数的知识

3.1.4 傅立叶变换

3.2 电路性能指标概率分布计算

3.2.1 概率密度函数的推导

3.2.2 概率密度函数的连续时间傅立叶变换

3.2.3 时限近似与频域采样步长

3.2.4 确定频域采样区间与采样

3.2.5 概率密度函数的时间平移

3.2.6 消除离散傅立叶逆变换的波动效应

3.2.7 建立近似分布函数

3.2.8 算法小结

3.3 数值算例

3.3.1 二阶响应曲面模型族

3.3.2 带隙电压基准源

3.3.3 运算放大器

3.4 本章小结

第四章基于电路代理模型的参数成品率优化

4.1 优化方法思想和原理

4.2 射频放大器的参数成品率优化

4.2.1 成品率优化之前的电路

4.2.2 电路仿真试验与建立代理模型

4.2.3 中心值与敏感度协同优化

4.3 本章小结

第五章结论与展望

致谢

参考文献

研究成果

附录