Wpływ sprzężenia podłożowego na jakość pracy układów scalonych CMOS

• Autorzy: Solecki M. , Felendzer Z.

Warianty tytułu

EN

An influence of substrate coupling on working quality of CMOS integrated circuits

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Referat dotyczy modelowania i badania sprzężenia podłożowego w układach scalonych CMOS. W pracy przedstawiono poglądowo koncepcję modelowania sprzężenia przez podłoże z wykorzystaniem funkcji Greena oraz zaprezentowano korzyści wynikające z uwzględnienia pasożytniczego modelu sprzężenia w procesie projektowym. Efekty sprzężenia podłożowego można podzielić na dwa rodzaje. Pierwsza klasa efektów polega na tym, że skończona impedancja podłoża działa na jakość pojedynczego bloku układowego, bez oddziaływania na pozostałe elementy systemu. Druga klasa efektów obejmuje te, w których jeden układ wpływa na jakość pracy innego układu znajdującego się na tym samym podłożu półprzewodnikowym. Wyniki badań prezentowane w referacie dotyczą efektów obu tych klas. Pierwszą klasę efektów ilustruje przykład, w którym symulacja oscylatora OTA-C (Operational Transconductance Amplifier - Capacitor) bez modelu podłoża wykazuje sinusoidalne drgania w układzie, a symulacja z włączeniem modelu - brak tych drgań (co wskazuje na konieczność uwzględnienia modelu sprzężenia przez podłoże w procesie projektowym oraz konieczność przeprojektowania układu, aby zapewnić jego poprawną pracę). Jako ilustrację drugiej klasy efektów zaprezentowano natomiast wyniki symulacji mieszanego układu scalonego, w którym część cyfrową stanowi macierz trzydziestu przełączanych jednocześnie inwerterów, a analogową - wzmacniacz transkonduktancyjny (OTA). Referat adresowany jest do wszystkich, którzy zajmują się tematyką zjawisk pasożytniczych w układach i systemach elektronicznych, szczególnie zaś do projektantów topografii analogowych i mieszanych układów scalonych CMOS.

EN

This paper concentrates on investigations of the substrate coupling effect in CMOS Integrated Circuits. An OTA-Capacitor (OTA-C) sine wave oscillator is chosen as a representative example for which it is shown, how the working quality of designed circuits changes if substrate model for this circuit is included into the analysis process. Further, a parasitic influence of 30 simultaneously switched inverters on the OTA amplifier is shown. The effectiveness of guarding rings included in the circuit topology is presented too. All topology designs were made using Cadence design environment (v.4.4.6) in the 0.8Nm CMOS CYE technology, all simulations were performed in PSPICE (v.9). The Substrate Coupling Analysis (SCA, v.4.4.6), a part of the Cadence toolkit, was used to extract the values of IC substrate.

• Wydawca: Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału ETI Politechniki Gdańskiej. Technologie Informacyjne
• Rocznik: 2003
• Tom: nr 2
• Strony: 707--716
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., 12 rys.

Twórcy

autor

Solecki M.

• Zakład Układów Elektronicznych, Politechnika Gdańska

autor

Felendzer Z.

• Zakład Układów Elektronicznych, Politechnika Gdańska

Bibliografia

• [1] Gharpurey R.: Modeling and Analysis of Substrate Coupling in Integrated Circuits, Rozprawa doktorska (1995), Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley.
• [2] Zhao J., Dai W., Kapur S., and Long D.: Efficient three-dimensional extraction based on static and full-wave layered green's functions, Design and Automation Conference, San Fracisco 1998, pp.224-229.
• [3] Niknejad A., Gharpurey R., and Meyer R.: Numerically Stable Green Function for Modeling and Analysis of Substrate Coupling in Integrated Circuits, IEEE Transactions on Computer Aided-Design of Integrated Circuits, vol.17, April 1998, pp.305-315.
• [4] Substrate Coupling Analysis User Guide, Product Version 4.4.6, Cadence Design System, San Jose, California, USA, April 2001.
• [5] Solecki M.: Badania zakłóceń sprzężenia podłożowego w mieszanych analogowo-cyfrowych układach scalonych CMOS, Rozprawa doktorska obroniona na Wydziale Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej w dniu 19 listopada 2002 roku, przyjęta przez Radę Wydziału w dniu 26 listopada 2002 roku, promotor: prof. dr hab. inż. Michał Białko.
• [6] M. Solecki: Zastosowanie programu SCA w badaniu zakłóceń sprzężenia podłożowego w układach scalonych CMOS, XII cykl seminariów „Zastosowanie komputerów w nauce i technice" zorganizowanych przez PTETiS Oddział w Gdańsku, Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej Nr 18, Gdańsk 2002, str. 173-180.
• [7] Solecki M., Blakiewicz G., Felendzer Z.: Investigations of Substrate Coupling in Radio-Frequency BiCMOS Mixer, 9th International Conference Mixed Design of Integrated Circuits and Systems, Wrocław, 20-22 June 2002, pp. 457-462 + CD-ROM.
• [8] Solecki M., Felendzer Z.: Analysis of Substrate Coupling Effect in Mixed Analog-Digital CMOS Integrated Circuits, 16th International Wrocław Symposium and Exhibition on Electromagnetic Compatibility, Wrocław, 25-28 June 2002, part 1/2, pp. 159-164 + CD-ROM.
• [9] Białko M., Felendzer Z., Solecki M.: Zakłócenia sprzężenia podłożowego w układach scalonych CMOS, Jubileuszowe wydanie Czasopisma Stowarzyszenia Elektryków Polskich „Elektronika" z okazji 50-lecia Wydziału Elektroniki Politechniki Gdańskiej, nr 06/2002, str. 28-31.