棋子 · 5月30日

一文了解NLDM与CCS

在芯片设计中,NLDM(非线性延迟模型)和CCS(复合电流源模型)是两种重要的时序模型,用于对电路中的标准单元(std cell)进行时序分析。这两种模型在芯片设计领域有着广泛的应用,尤其是在静态时序分析(STA)中发挥着关键作用。

NLDM(非线性延迟模型:non linear delay model)

NLDM是最早被引入的时序模型,主要用于65nm及之前的工艺节点。它通过查找表和插值方法来快速计算单元的延迟,从而大大减少了计算量,提高了工具的运行速度。NLDM模型包括驱动器模型(driver model)和接收器模型(receiver model)。

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  • 驱动器模型:表征单元输入到输出的延迟值及输出转换时间。它基于三个采样点(延迟阈值、转换阈值)来构建模型,用于描述输出波形的延迟和转换时间。
  • 接收器模型:在NLDM中,接收器模型通常被视为一个简单的电容。上升沿和下降沿的电容是不同的。

然而,随着工艺尺寸的减小,金属连线上的电阻增大,NLDM模型的精确度逐渐降低。特别是在高级节点下,米勒效应变得更加明显,单一的电容值无法准确表征真实情况。

CCS(复合电流源模型:Composite Current Source)

为了解决NLDM在高级节点下遇到的问题,Synopsys提出了CCS模型。CCS模型基于电流源模型,集成了时序、功耗和噪声信息,提供了更高的精确度,与SPICE的误差可以达到±2%。

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  • 驱动器模型:表征流入负载电容的电流值。它使用输入转换时间和输出负载作为参数,能够精确处理高电感负载和非单调波形。
  • 接收器模型:为了更精确地反映米勒电容效应,CCS使用两个电容值C1和C2来描述。在不同的电压阈值区间,STA工具会动态选择不同的电容值。

此外,CCS库/数据库中可以同时包含时序、功耗和噪声信息,使得CCS模型在描述真实电路行为方面更为准确和全面。

综上所述,NLDM和CCS都是芯片设计中非常重要的时序模型。NLDM由于其简单性和快速性,在早期工艺节点中得到了广泛应用。然而,随着工艺技术的进步,CCS由于其更高的精确度和对高级节点的适用性,逐渐成为更受欢迎的模型。

参考文章:

https://blog.csdn.net/graymount/article/details/106010388

https://blog.csdn.net/weixin_44726874/article/details/131673777

作者:快乐的芯片工程师
文章来源:快乐的芯片工程师

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