關(guān)鍵詞
EDA 器件建模
寫在前面的話
本人計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)莫辨，一直從事器件建模工具的軟件開發(fā)工作髓废。器件建模一般需求半導(dǎo)體物理背景的工程師震缭，本人作為軟件開發(fā)工程師嘶窄，雖然不需要半導(dǎo)體物理背景哭廉，但是在軟件開發(fā)的過(guò)程中脊僚，對(duì)一些基本的概念也慢慢的有了了解，想寫一些自己對(duì)器件建模工具的理解遵绰，當(dāng)然主要是很膚淺的理解辽幌，所以寫的很多東西可能不準(zhǔn)確。
器件建模的位置
參考全球EDA介紹
從這兩張圖看椿访，根本就沒有器件建模工具乌企。那器件建模工具到底是做什么的，在EDA全流程的哪一階段呢成玫。
進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)用到很多的器件加酵，設(shè)計(jì)公司需要知道器件的性能，這些描述性能的參數(shù)就是器件模型哭当。器件模型都是由半導(dǎo)體廠來(lái)提供猪腕，設(shè)計(jì)公司一般只是直接應(yīng)用，所以一般foundry都會(huì)有自己的建模方法钦勘，也有一些EDA公司會(huì)開發(fā)器件建模工具更高效的提取器件模型陋葡。
所以其實(shí)器件建模是在芯片制造的最上游。Foundry提供器件模型彻采，設(shè)計(jì)公司進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)并交給Foundry流片腐缤。
器件模型是什么
借用百度百科
器件模型
看上去比較復(fù)雜，這里我們用一個(gè)最簡(jiǎn)單的電阻來(lái)說(shuō)明颊亮。當(dāng)一個(gè)電阻被生產(chǎn)出來(lái)柴梆，我們需要知道它的電阻是多少，這樣才能交給別人使用终惑。初中物理我們學(xué)過(guò) R = V / I，我們用一個(gè)電壓表和電流表測(cè)量出電壓和電流门扇，然后就可以算出R的值雹有。 這個(gè)R就是這個(gè)電阻器件的模型，用來(lái)描述電阻的特性臼寄，V / I 就是模型里的方程霸奕。當(dāng)然實(shí)際的電阻模型肯定比這個(gè)要復(fù)雜，比如隨著溫度變化電阻可能有相應(yīng)的變化吉拳。晶體管的模型比這個(gè)要復(fù)雜很多质帅，應(yīng)用非常廣的比如bsim3，bsim4這些，有上百個(gè)參數(shù)來(lái)描述煤惩，里面的方程也非常復(fù)雜嫉嘀，這些參數(shù)就組成了模型。
器件建模是什么
作為一個(gè)程序員魄揉，不需要了解器件模型具體的方程和各個(gè)參數(shù)意義剪侮，我們把器件模型做的事更抽象一點(diǎn)。我們用一個(gè)更直接的方式來(lái)說(shuō)明洛退， 假設(shè)我們有一個(gè)表達(dá)式 y = ax^2 + bx + c瓣俯， 在高中數(shù)學(xué)里，a b c都是常數(shù)兵怯，輸入一個(gè)x值彩匕，可以得到一個(gè)y值。
但是在器件模型里媒区，輸入的是一系列的x和y驼仪，a b c只有一個(gè)初始值，假設(shè)初始值是[1,2,3]驻仅，這就是初始模型谅畅。x是給定的輸入，y 是用專業(yè)的工具測(cè)量出來(lái)的值噪服。這里再加入一個(gè)概念毡泻，已知的y是測(cè)量值也就是目標(biāo)值， y = ax^2 + bx + c算出來(lái)的y是仿真值粘优，測(cè)量值和仿真值一般是無(wú)法完全匹配的仇味，只要他們的差距在可接受的范圍內(nèi)就可以，也就是說(shuō)[a b c] 可以是很多組解雹顺，只要能達(dá)到要求然后取一個(gè)差距盡量小的值作為最后的模型丹墨，這就是器件建模。
簡(jiǎn)單器件建模流程
輸入：
器件模型方程 y = ax^2 + bx + c
初始器件模型 [a b c] = [1 2 3]
測(cè)量數(shù)據(jù) x [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
y [-1, -4, -6.5, -3.5, 7, 15, 35, 57, 78]
求解過(guò)程：
調(diào)整 a b c的值嬉愧，得到y(tǒng)的仿真值贩挣，和y的測(cè)量值 的RMS，使RMS盡量小没酣。
輸出：
經(jīng)過(guò)一系列計(jì)算王财，我們可以得出一個(gè)比較優(yōu)的解， a=2 b=-10 c=5裕便，在坐標(biāo)系中畫出來(lái)绒净，藍(lán)色的線是y=2x^2-10x+5, 紅色的點(diǎn)是測(cè)量值。測(cè)量值和仿真值大致相同偿衰，模型[a=2, b=-10, c=5]就可以作為交付的模型挂疆。
器件建模工具
一般器件建模過(guò)程都是用測(cè)量值和仿真值的RMS(Root Mean Square)盡量小來(lái)得到結(jié)果改览。在最早的時(shí)候工程師可能是用筆和紙算出來(lái)的，但是隨著器件模型的方程越來(lái)越復(fù)雜缤言，計(jì)算機(jī)和器件建模工具成為輔助工程師建模必不可少的工具宝当。
器件建模工具就是根據(jù)輸入的測(cè)量器件的數(shù)據(jù)和器件的初始模型，幫助建模工程師更高效的進(jìn)行仿真墨闲，計(jì)算RMS并輸出最后的模型今妄。
