如何在串扰分析中利用合成电流源建模

信号完整性分析对130nm及以下工艺至关重要。必须考虑串扰对延迟的影响，以及因噪声抖动对不该切换网络造成的冲击所可能引发的功能失误。本文描述一种可实施准确和高效功能噪声分析的单元级模型。CCS噪声是一种基于电流的支持精准噪声分析的新模型，其得到的结果与Spice模拟结果非常接近。

CCS地建模注射串扰噪声冲击，且在不需太多特性表征工作的前提下，支持进行更的分析(例如：衍播噪声冲击和驱动器弱化)。

借助CCS噪声模型，在采用实际噪声冲击波形进行分析的过程中，可得到单元的噪声免疫力，从而不再需进行昂贵的单元噪声免疫力特性表征。对噪声衍播和免疫力的动态计算使库特性表征的速度比基于表的模型快100倍。

应用电流驱动器模型

为进行精准的串扰噪声分析，需要基于电流的驱动器模型。用于串扰噪声分析理想的单元电流模型必须有能与随机输入噪声波形及耦合负载互连网络对接的能力。CCS噪声是一种先进的电流驱动器模型，它能同时捕捉单元的静态和瞬间特性。

CCS噪声模型的静态成分包括一个作为I/O电压幅值函数的电流表，该幅值可从称为基本ViVo(Vin/Vout)模型的高效DC分析中获得。CCS噪声的关键优势是其可利用若干动态参数建模单元的动态响应，该响应是静态电流表所无法捕捉到的。动态参数从记录单元对一定输入迁变和噪声冲击反应的瞬间分析测量中提取。

CCS噪声可准确建模包括噪声计算、噪声衍播、驱动器弱化及组合噪声衍播和噪声注入等所有串扰噪声分析效果。在本文中，在假定受损(victim)驱动器是静止的情况下，噪声计算指的是对侵入者(aggressor)网络的注入噪声冲击特性的计算。

在假定单元输出网络没有耦合的情况下，噪声衍播是指通过电路单元的噪声冲击的衍播问题。组合噪声衍播和噪声注入分析则表示噪声通过受损驱动器衍播以及侵入者将噪声注入到受损网络中的一般情况。

驱动器弱化是噪声组合的一种特例，其中扩散噪声很小，但由于增加的注入噪声冲击的强度，显著降低了受损驱动器的驱动能力。

经过广泛研究表明，特别是因CCS噪声的动态参数特性，该噪声模型在相当程度上比其它模型能更准确地完成这些串扰噪声分析任务。例如，显示利用CCS噪声计算出的扩散噪声波形与Spice波形吻合的程度比用不带动态参数的基本ViVo驱动器得到的波形要好得多。

90nm及更精微节点的准确噪声分析还需要接收器模型来捕捉有效接收器管脚电容与输入迁变时间及输出负载电容之间的依赖关系。时序模型中常用的单值管脚容抗模型是不充分的。

CCS噪声分析流可以利用其强有力的与输入迁变和输出负载相关联的时序接收器模型。噪声分析引擎包括受损接收器的不同输入容抗效应，它不需要额外的接收器特性表征。基于ViVo的电流驱动器模型能地捕捉单通道连接块(CCB)的行为。

对多于一个CCB的复杂电路单元来说，需要将该电路单元的晶体管级网络表分为多个CCB及为每个CCB建立的一个CCS噪声模型。

在单元的特性表征过程中，进行晶体管级网络表拆分及CCS噪声模型参数提取。一旦特性表征完成后，根据电路网络表的拓扑结构，CCS噪声模型数据被或存储在时序弧上(timing arc) 或放在单元库中的一个管脚上。

对每一对I/O管脚对应一个CCB的电路单元来说，在一个时序弧上提取并存储一个噪声模型。这样一个单级单元包括大多反向器、与非门、或非门、与或非门及或与非门等。对有两个相继CCB的电路单元来说，在一个时序弧上存储两个噪声模型。

这样一种两级单元包括大多数缓存器、与门、或门、与或门及或与门等。对有三个或更多CCB的电路单元(包括大多数触发器、全累加器、数字宏块等)，CCS噪声模型数据被存储在管脚上。

受损和侵入网络交叉耦合

在受损网络和其侵入者网络间的交叉耦合包括当侵入源切换时对受损网络造成的噪声冲击。当噪声冲击足够大且衍播噪声冲击被后续单元锁存时，它将通过改变后续单元的逻辑值导致功能失误。它还将增加由噪声冲击感生的动态功耗。分析工具应能灵活及时地潜在的噪声违规。

当噪声冲击足够大且衍播噪声冲击被后续单元锁存时，它将通过改变后续单元的逻辑值导致功能失误。

设计师也许想要修正设计中任何大的噪声冲击或仅想解决能将噪声以各种方式传至类似触发器的D管脚那样的端点的噪声冲击。诸如PrimeTime SI等串扰分析工具能提供有关衍播噪声违规源的详尽信息。

考虑所示的情况。U4是对噪声有很强免疫力的单元--它能在一定噪声范围内不发生异常。其衍播噪声被显著削弱，所以在FF内不产生功能失误。

一个CMOS电路单元可容忍一定程度的噪声而不会在单元的输出产生失误。该特性被称为噪声免疫力。在分析时，CCS噪声信息可被用来计算单元的噪声免疫力。

余裕计算

利用CCS噪声及输入噪声冲击的实际形状，可算出单元的噪声免疫力及噪声余裕，噪声余裕是指在现有噪声冲击到能产生失误的噪声值间的差值。

当噪声余裕为负时，它表示噪声冲击已超过该单元的噪声免疫力参数并可被视为一个失误。当噪声余裕为正时，噪声冲击在噪声免疫力参数范围内。

串扰噪声结果与Spice的关系。测试电路有两个侵入者网络与一个受损网络产生耦合。它有一个用于噪声衍播分析的扇出网络。比较了一个典型事例的CCS噪声和Spice波形。在图表所及的分辨率下，其误差仅依稀可辨。为得到关联应覆盖多种情况，所以对单元驱动强度、侵入驱动器的输入迁变时间及互连长度进行了各种变化。

点A(用于噪声计算)的噪声冲击幅度关联表示在中；点B(既用于噪声计算也用于衍播)的关联表示中。

CCS噪声提供包括噪声衍播效应在内的准确噪声计算。对各种设计施以CCS噪声模型的结果显示，因其与Spice的高度关联，所以其结果与Spice模拟结果高度吻合。