模型编译器及其在互连建:托藕磐暾苑治鲋械挠τ

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上海交通大学 硕士学位论文 模型编译器及其在互连建:托藕磐暾苑治鲋械挠τ眯彰:洪杰中请学位级别:硕士专业:计算机体系结构指导教师:付宇卓;施国勇20070101上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得 的成果。除文中已经注明引用的内容外,木论文不包含任何其他个人或集体已经发表或 撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果111本人承担。学位论文作者签名:洪杰日期:2020年09月19日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复卬件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交 通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入冇关数据悴进行检索,可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口,在—年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密口。(请在以上方框内打“ V")学位论文作者签名:洪杰日期:2020年09月19日指导教师签名:付宇卓日期:2020年09月19日摘要:在大规模集成电路发展迅速的今天,器件模型的研究也日新刀杲。传统的 手工实现器件模型的方法难以跟上模型的变化。作为一种快速开发模型的工具, 模型编译器被应时提出。木文实现了一个口动化的模型编译器CAMCo CAMC能够接受使用 Verilog-AMS筹行为级语言描述的器件模型,并按照标准电路仿真器的接口产生 C语言代码。这些代码经过C语言编译器,可以和电路仿真器协同工作。本文同 吋介绍了CAMC的具体实现、优化算法和语法扩展。在高速电路设计中,反射等互连问题严重影响了信号完整性。本文尝试使用 模型编译器进行互连建模,并验证一些互连设计中的影响因素。本文的第一章讲述了模型编译器的丿力史背景和基本概念。第二章讲解了编译 器实现的基础知识。第三章讲述了模型编译器的原理,一些电路仿真的原理和传 输线模型的概念。第四章着重说明了模型编译器的前后端细节,以及?些验证信 号完整性问题的实例。关键字:模型编译器,电路仿真器,互连建模,信号完整性Abstract: With the fast development of VLSI and more device models, traditional implementation method of device model in hand-coding carf t be satisfied, and module compiler is introduced at last, as a automatic tool for fast modeling.This paper presents an automatic model compiler, CAMC, which accepts device models in behavioral language, such as Verilog-AMS, and generates C code according to standard circuit simulator programming interface? The code generated can be compiled with a circuit simulator after compiled by a C language compiler. This paper also gives the detailed implementation and optimization algorithms of CAMC?Some interconnecting problems, reflection etc., heavily impact on signal integrity in the design of high speed circuit. This paper gives a way in probing some issues in interconnect design.In Chapter I, the historical background of model compiler is introduced. In Chapter II, the basic concept of compiling is explained? In Chapter III, the algorithm of automatic model compiling is studied, the algorithm of circuit simulating and the model of transmission lines is also introduced. In Chapter IV, the main work of this dissertation is discussed, including the details of the front end and back end of CAMC, and the application of CAMC in Signal Integrity.Keyword: module compiler, circuit simulator, interconnect modeling, signal integrity第一章引言1-1背景随着大规模集成电路设计进入深亚微米时代,电源完整性、信号完整性等问 题H益突出。在工业生产中,产品的质量越来越依赖于工艺的进步;在研究实践 屮,对实验结果的精细估计往往也取决于模型的精确程度。因此新的器件模型被 不断提出,从BSIM3到BSIM4,再到BSIM SOI,越来越复杂的模型被不断引 入。但是,从完成模型的理论描述,到将其应用于科学实践中,还有很长的路要 走。在传统的模型实现过程屮,模型本身和电路仿真器的结构混合在一起。因此, 模型的开发者不仅需要对模型本身有着深刻的理解,还需要有着高超的编码能力 和丰富的工程开发经验。这样跨学科的高要求,使得模型的开发过程艰难而缓慢。 典型的,一个BSIM SOI的实现人约需耍半年至一年的时间。更严重的是,在后 期,对于代码可靠性的测试,往往耗时更巨。任何对模型的屑小改动,则需要重 复先前的开发过程。抛开在其中耗费的大量人力物力不谈,时间的损耗是最为关键的。无论在实 验室中,还是在生产线上,研发人员总是希望使用最新的模型來验证他们的设计。 比如在.09ns的工艺下,漏电流对芯片功耗有着决定性的作用,而这不能从设计 角度得到任何估计,必须在模型中验证。模型的延期交付,对工业生产的打击是 致命性的。模型编译器正式为了解决这一问题而提岀。
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模型 编译器 及其 互连 建模 信号 完整性 分析 中的 应用
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