片上任意波形的测量机构在建立时序库时的应用方法技术

本发明专利技术公开了一种片上任意波形的测量机构及其在建立时序库的应用方法，属于集成电路可制造性设计领域。片上波形测量机构由多路片上波形捕捉电路并联组成，片上波形捕捉电路由采样保持电路级联组成。片上波形捕捉电路的采样控制信号与被测波形信号之间存在频率差，从而实现对被测波形信号的测量及时域放大。片上波形测量机构工作时，关键信号使用连线长度来控制延时。利用片上波形的测量机构，实现集成电路片上单元的时序参数的测量，从而依靠物理测量的方法建立标准单元时序库。本发明专利技术在集成电路片上参数测量中具有很好的实用性。

【技术实现步骤摘要】
片上任意波形的测量机构在建立时序库时的应用方法
本专利技术属于集成电路可制造性设计领域，涉及一种片上波形的测量机构和利用物理测量建立标准单元时序库的方法。
技术介绍
片上波形测量在超大规模集成电路片上信号完整性分析领域有广泛的应用，增强了对电路参数动态变化的监测，为芯片的性能测试提供重要的技术手段。使用物理测量建立时序库的方法，有效提高了标准单元的时序参数的测量精度，为评估新工艺设备的稳定性，制定新工艺节点的版图设计规则以及产品可靠性检测提供了重要手段。传统片上波形捕捉电路如图1所示，其端口包括：待测信号输入(T端)，用于接收待测信号；采样信号输入(S端)，用于接收采样信号；输出端(O端)，用于输出捕捉到的波形信号。如图1所示，传统片上波形捕捉电路包含一个选择开关、一个采样电容和一个电压跟随器。待测信号连接开关的输入端(T端)，采样信号连接开关的控制端(S端)，开关的输出端连接采样电容和电压跟随器的输入端，波形输出端连接到电压跟随器的输出端(O端)。传统片上波形捕捉电路有两种工作模式：一种工作模式是待测信号频率远小于采样信号频率，通常要求有数量级上的差异，这种工作模式限制了待测信号频率的上限以及采样精度；另一种工作模式是待测信号频率与采样信号频率保持微小的差值，这种工作模式的采样输出结果会将原始的待测信号在时域上放大，但由于采样信号的非理想特性，采样输出结果会存在大量的干扰。标准单元库是集成电路自动化设计的基础。在数字电路设计中，运用标准单元进行自动逻辑综合和版图布局布线，可以极大地提高设计效率，加快产品进入市场的速度。在市场竞争激烈的今天，各集成电路制造厂商都拥有与各自工艺线相对应的标准单元库。传统的标准单元库的设计方法，依赖于单元电路特征性能模型仿真。晶体管模型反映了晶体管的关键交直流参数及不同工艺情况、温度等条件下器件的特性表现。模型仿真的结果对工艺厂商制定版图设计规则及电参数等表征工艺状况的一系列技术资料有很大帮助，然而，实际电路受设计和制造过程中不确定因素的影响，仿真结果的精确性有很大局限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种克服现有片上波形测量缺陷的片上波形的测量机构；并利用片上波形的测量机构，提供一种克服传统标准单元库设计缺陷的物理测量方法。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：片上任意波形的测量机构由多路片上波形捕捉电路并联组成；通过连线长度的调节来控制测量时的关键信号的延时。所述片上波形捕捉电路由两级采样保持电路级联组成。所述片上波形捕捉电路的待测信号和采样信号存在一定的频率差，实现对片上周期性波形信号的时域放大和测量。利用本专利技术的片上任意波形的测量机构在建立时序库的应用方法：利用所述的片上任意波形的测量机构对片上单元的时序参数进行物理测量，通过波形信号的时域放大，可达到亚皮秒的测量精度；利用基于充放电的电容测量技术对负载电容进行测量。所述基于充放电的电容测量技术，通过控制开关的通断，对电容先充电至指定电压，随后释放电容上的电荷，通过测量电容充放电的电流，计算得到电容值。与现有技术相比，本专利技术能有效提高待测信号的频率上限，增强波形测量时的抗干扰能力。此外，利用片上波形的测量机构，能实现标准单元时序参数的物理测量，有效提高标准单元库设计时的参数精确性。附图说明图1为传统片上波形捕捉电路的原理图；图2(a)为本专利技术的片上波形捕捉电路的原理图，图2(b)为两路采样信号生成的电路原理图，图2(c)为待测信号、两路采样信号和采样输出结果的波形示意图；图3为本专利技术的片上波形的测量机构的示意图；图4为利用片上波形的测量机构进行触发器的时序测量的示意图；图5为基于充放电的电容测量技术的电路原理图。具体实施方式以下将参照附图结合具体的实施例来详细描述本专利技术。然而专利技术的实施方式不应该限于这里阐述的实施例。图2(a)所示的电路原理图中，片上波形捕捉电路包括以下3个输入端和1个输出端：待测信号输入端(Signal端)，用于接收待测输入信号；一级采样输入端(Sampling1端)，用于接收一级采样输入信号；二级采样输入端(Sampling2端)，用于接收二级采样输入信号；波形输出端(Osc端)，用于输出采样结果的波形；图2(a)示出的片上波形捕捉电路包含两个级联的采样保持电路。采样保持电路由传输门、采样电容和电压跟随器等组成。一级采样保持电路的传输门的信号输入端与待测信号相连，一级采样保持电路的传输门的控制端与一级采样输入信号相连，二级采样保持电路的传输门的控制端与二级采样输入信号相连，二级采样保持电路的传输门的信号输入端与一级采样保持电路的电压跟随器输出相连，传输门的信号输出端与采样电容一端相连，同时也与电压跟随器输入端相连，采样电容另一端接地。图2(b)示出两级采样信号生成的电路示意图。外部输入的一路采样信号Sampling经过延时电路单元(DelayUnit)后，生成图2(a)中片上波形捕捉电路所需的一级采样信号Sampling1；一级采样信号Sampling1经过延时电路单元后，与外部输入的采样信号Sampling一起作为与门的输入，与门的输出即为二级采样信号Sampling2。图2(c)示出待测信号、两路采样信号和采样输出结果的波形示意图。一级采样信号Sampling1与待测信号Signal之间存在微小的频率差，以使得待测信号波形的不同部分都可以被采样并保持；另外，微小的频率差使得被测信号在时域上得到放大，即被测波形信号的周期变长。被测信号的周期为T1，采样信号的周期为T2，则被测信号经过片上示波电路之后，周期放大的倍数AT为：AT＝T1/(T1-T2)(1)二级采样信号Sampling2频率与一级采样信号Sampling1相同，但脉冲信号的占空比小于一级采样信号，且高电平的时间段完全包含在一级采样信号高电平的时间段之内。二级采样信号Sampling2高电平时，采样输出结果Osc的电压幅值随待测信号Signal的电压幅值变化。然而，本专利技术的片上波形捕捉电路的实施方式不限于图2(a)所示的机构，图2(a)具体描述的电路机构仅为示意性的，本领域的技术人员可以想到可以实现根据示例实施例中传输门、电压跟随器和采样电容功能的各种不同电路。图3示意性示出本专利技术片上波形的测量机构。参照图3，本专利技术片上波形的测量机构可以包括多个片上波形捕捉电路，实现片上任意波形的测量。图3中所示的片上波形的测量机构包括以下2个输入端和1个输出端：待测信号输入端(Signal端)，用于接收待测输入信号；采样信号输入端(Sampling端)，用于接收采样输入信号；波形输出端(Osc端)，用于输出采样后得到的波形。图3中所示的片上波形的测量机构包含8个并联的片上波形捕捉电路，从上往下，依次为片上波形捕捉电路TA1、TA2、TA3、TA4、TA5、TA6、TA7和TA8。多路选择器MUX选择用于输出的采样结果波形信号。输入的待测信号Signal与输入的采样信号Sampling之间存在微小的频率差。通过线长控制延时的方法，保证输入的待测信号到达每一路片上波形捕捉电路待测信号输入端的时间相等。同样通过线长控制延时的方法，使得输入的采样信号到达每一路片上波形捕捉电路采样输入端的时间，从上往下依次等差递增。每一路片上波形捕捉电路的采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种片上任意波形的测量机构，其特征在于：由多路片上波形捕捉电路并联组成；通过连线长度的调节来控制测量时的关键信号的延时；所述片上波形捕捉电路由两级采样保持电路级联组成；所述片上波形捕捉电路的待测信号和采样信号存在一定的频率差，实现对片上周期性波形信号的时域放大和测量。

【技术特征摘要】
1.片上任意波形的测量机构在建立时序库时的应用方法，片上任意波形的测量机构由多路片上波形捕捉电路并联组成；通过连线长度的调节来控制测量时的关键信号的延时；所述片上波形捕捉电路由两级采样保持电路级联组成；所述片上波形捕捉电路的待测信号和采样信号存在一定的频率差，实现对片上周期性波形信号的时域放大和测量；外部输入的一路采样信号Sampling经过延时电路单元后，生成片上波形捕捉电路所需的一级采样信号Sampling1；一级采样信号Sampling1经过延时电路单元后，与外部输入的采样信号Sampling一起作为与门的输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：张培勇，冯忱晖，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33