OCV中偏差的考虑

和某大公司一位后端资深人士交流发现，其对于PVT中局部偏差，全局偏差概念似乎有些问题。正好本文进一步解释为什么说PVT corner仅处理全局偏差，而OCV（包括flat OCV，AOCV， SOCV）处理的是局部偏差。欢迎探讨。

OCV中工艺偏差的考虑

ocv中对工艺偏差的考虑，分为两种情况。即为，时序库同时包含全局工艺偏差，局部工艺偏差的情况，以及时序库中仅包含全局工艺偏差的情况。

前文结尾最后一句话在此进行更正。在采用包含有local variation的SS FF corner进行signoff时，仍然需要增加额外的ocv。下面进行解释。

在SS，FF corner中，虽然同时包含了全局工艺偏差，局部工艺偏差。但是，在进行静态时序分析（STA）时，仍然不能够覆盖最差情况。

我们假设process corner为ff。可以认为，晶体管的速度在ff corner下是最快的。也就是说，所有的cell都处于最快的状态。

而假设，我们现在检查的是hold timing。

对于data path，可以认为，cell全部处于最快速度，已经覆盖了所有最坏情况。

而对于clock。launch clock以及capture clock也都是用的最快的device。
这里的问题就在于，对于hold timing来说 capture采用最快情况来计算，带来的是乐观的结果。理论上，时序的计算并未覆盖最差情况。

反之，对于ss来检查setup，存在同样的问题。

因此，即使是用ss ff corner，也需要加上ocv，以便把这部分乐观成分去掉。

一般来说，hold check需要加一部分正的derate在capture path。setup check需要加一部分负的derate在capture path。

目前较为先进的工艺中，更多的采用的是ssg， ffg。

原因在于，随着摩尔定律的延续，工艺尺寸的缩小，局部工艺偏差变得越来越严重。

举个例子，对于栅氧层来说，厚度可能仅为几个原子直径大小。仅仅一个原子的缺失，对于这个device来讲，性能都可能受到较大的影响。

那么，如果采用传统的，将局部偏差，全局偏差都考虑进时序库中，会产生什么样的情况呢？

我们仍然以在hold时序为例，为便于理解，仅考虑路径上的data path。
如果采用ff的库，则等效为，data path上所有的cell的local variation都向相同的方向进行的偏移。

全局工艺偏差，局部工艺偏差关系图

实际情况是，local variaton成正态分布，而路径上所有device都从FFG偏移至FF的概率很低，一般以FFG为中点，取值3signal作为FF。而路径上所有device都达到FF的情况，概率可以理解为0.

那么如何去除这部分悲观情况？

就是将局部工艺偏差分离出来。采用AOCV，POCV等先进的OCV计算方法，来进一步去除局部工艺偏差造成的影响。而如果继续采用传统的ss ff，local variation的影响可能导致timing无法满足。

电压需要分为电压全局偏差，电压局部偏差来理解。

同样以ffg 0.88v来check hold为例。我们可以将0.88v作为全局电压。在这个电压下，device的速度最快。但是，由于对于clock的lauch， capture都采用的最快的device，并不能覆盖所有的最差情况。

因此，在ocv中增加一部margin来覆盖这一部分情况也就可以理解了。

温度同样可以划分为全局温度偏差，局部温度偏差。全局温度偏差，将在PVT中得以体现。由于温度反转的影响，仅采用极限温度-40c，125c有时候并不能覆盖全局温度偏差中的最差情况。有时需要增加额外的温度的corner。

而由于芯片内部不同位置之间，由于device翻转速率，电压降等不同，导致局部相同的时序路径中，温度也有偏差。采用相同的温度仍然不能覆盖所有最差情况。

在进行signoff时，需要增加ocv余量，覆盖温度局部偏差。

TSMC 28nm 时序签收标准

OCV

AOCV

作者：白山头
来源：https://mp.weixin.qq.com/s/cw...
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