Brevet FR2889333A1 — publié le 20070202

B11664FR PROCEDE ET APPAREIL DE DETERMINATION DU BRUIT LORS DE LA CONCEPTION DE CIRCUITS INTEGRES L'invention est relative à un procédé, à un appareil et à un produit logiciel pour la détermination du bruit dans des circuits intégrés, lors de leur conception. La fabrication de circuits intégrés est une opération très onéreuse. Ainsi, avant de démarrer une fabrication en grande série, il est indispensable de connaître à l'avance tous les paramètres de fabrication et de conférer à au moins certains des paramètres des valeurs qui permettent de maximiser la probabilité que le circuit fabriqué fonctionne correctement. A cet effet, il existe un ensemble de produits logiciels, appelés outils d'automatisation de conception électronique , qui permettent d'aider à la conception de circuits intégrés depuis la description des spécifications du circuit à réaliser jusqu'à la réalisation des masques photographiques utilisés lors de la fabrication du circuit. Un des éléments importants dans la conception d'un circuit intégré est de quantifier le bruit produit par les éléments générateurs de bruits, notamment dans un système mixte comprenant à la fois des circuits numériques et des circuits analogiques. Pour quantifier le bruit, on doit faire appel à des bibliothèques de signaux de bruits qui sont réalisées comme décrits ci-dessous à l'aide des figures 1, 2a, 2b, 2c, 2d et 3. On part, par exemple, comme montré sur la figure 1, d'une porte ET comportant deux entrées A et B avec une alimentation fournissant à l'entrée une tension Vdd, et une intensité 1dd, et à la sortie une tension VSS et un courant iss En outre, cette porte ET fournit son signal de sortie sur une charge qui est, par exemple, un condensateur. La porte ET injecte enfin un courant isub directement dans le substrat semiconducteur. Pour caractériser le bruit fourni par une telle porte ET, on simule diverses possibilités de commutations. Ainsi, comme montré sur le figure 2a, on simule les signaux sur les entrées A et B avec des fronts de montées et des fronts de descentes à divers instants. Pour chacune de ces situations, on détermine par exemple par simulation, les valeurs idd, iss et isub comme représenté par les diagrammes des figures 2b, 2c et 2d. Le courant iss est le courant consommé qui diffère du courant fourni idd puisqu'une partie du courant fourni idd est dérivée vers le substrat isub ainsi que vers la charge. Les diverses formes d'ondes correspondant aux diverses transitions sont stockées dans une base de données de grande capacité. Ensuite, on part d'un circuit élémentaire à porte ET, et on considère le circuit plus complexe constitué de deux portes ET comme représenté sur la figure 3. Dans cet exemple, une entrée de la seconde porte ET est connectée à la sortie de la première porte ET et la seconde entrée de la seconde porte ET reçoit un signal C. Ainsi, ce circuit à deux portes ET comporte trois entrées A, B et C. On considère alors les diverses combinaisons possibles de signaux A, B et C. Une combinaison de valeurs de signaux A, B et C constitue un vecteur d'entrée. Etant donné que, dans le cas général, on ne peut pas considérer toutes les possibilités de combinaisons, des procédés connus (ATPG - Automatic Test Pattern Generation ) permettent de sélectionner des valeurs d'entrée représentatives. Pour déduire les formes d'ondes des courants des formes d'ondes obtenues dans le cas d'une simple porte ET, on observe que le courant d'entrée de l'alimentation est la somme des courants d'entrée i1 et i3 sur chacune des portes et, de même, le courant de sortie iss est la somme des courants de sortie i2 et i4 sur chacune des portes. Dans ces conditions, les formes d'ondes des courants idd et iss sont des sommes de valeurs stockées (figures 2b et 2c). Pour caractériser le bruit, il faut déterminer les variations des tensions vdd et vss pour chaque réseau d'alimentation. A cet effet, on part des variations déterminées pour idd et comme décrit ci-dessus (dans un exemple simplifié), et on tient compte des modèles de circuits qui sont par exemple simulés par des réseaux RC (résistances et condensateurs) . Les réseaux d'alimentation sont reliés aux circuits sensibles au bruit par l'intermédiaire du substrat, lequel est également simulé sous la forme d'un circuit RC. Ainsi, le bruit est caractérisé par les formes d'ondes aux points de connexion reliés aux circuits sensibles au bruit. Ce procédé connu nécessite une simulation analogique de type SPICE relativement complexe. Un logiciel SPICE est par exemple proposé dans une version 3f5 dans le site Internet de l'université américaine de Berkeley. Les bibliothèques de bruits constituent des bases de données occupant des espaces mémoires très importants. En outre, leur élaboration ainsi que la quantification du bruit dans des circuits utilisant cette bibliothèque nécessite des temps de calcul importants. L'invention permet de simplifier les calculs et de 35 limiter l'espace mémoire nécessaire pour ces bibliothèques. 25 Ainsi, l'invention concerne un procédé pour modéliser le bruit de circuits générateurs de bruit dans un système électronique à circuits intégrés dans lequel on mémorise, pour une sélection de signaux d'entrée, une pluralité de formes d'ondes de signaux à des noeuds ou connexions par lesquels transite le bruit et dans lequel on découpe chaque forme d'onde en fenêtres temporelles et pour chaque fenêtre temporelle, la forme d'onde est représentée par un signal en dents de scie. La représentation des formes d'ondes en signaux en dents de scie permet de limiter la capacité de mémoire de la base de données et de simplifier les calculs. On a en effet constaté que, malgré cette simplification de la représentation des formes d'ondes, on obtenait une quantification satisfaisante du bruit généré par un circuit intégré. Dans une réalisation, le signal en dents de scie est obtenu à partir de la valeur minimum et de la valeur maximum dans chaque fenêtre temporelle ainsi que du temps de montée minimum et du temps de descente minimum dans cette fenêtre temporelle. En variante, au lieu des temps de montée et de descente minimum, on considère les pentes de montée et de descente maximum. Ces valeurs représentant la forme d'ondes sont telles qu'elles permettent de tenir compte seulement des valeurs instantanées des signaux, sans tenir compte des valeurs antérieures. Dans une réalisation préférée, on effectue la transformée de Fourier, de Laplace ou analogue du signal en dents de scie pour déterminer le niveau de bruit. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels: les figures 1, 2a, 2b, 2c, 2d et 3 déjà décrites sont des schémas illustrant un procédé connu, la figure 4 est un schéma illustrant un modèle de circuit utilisé dans le cadre de l'invention, et la figure 5 est un diagramme illustrant le procédé conforme à l'invention. On décrit tout d'abord une réalisation de l'invention dans laquelle on fait appel à un modèle de circuit perfectionné. Les modèles de circuit connus tiennent compte du couplage par le substrat. Mais ces modèles peuvent se révéler insuffisants. C'est pourquoi selon l'invention on tient aussi compte du couplage par les interconnexions et par le boîtier. Ainsi, comme montré sur la figure 4, le substrat 78 supporte un plot d'entrée d'alimentation 82 relié par un fil 80 à une patte 84 du boîtier. Le fil de liaison 80 est modélisé par une inductance et une résistance. Sur le substrat 78, sont formées des interconnexions sous forme de lignes métalliques 86, par exemple pour le réseau d'alimentation Vdd. Ces lignes métalliques 86 alimentent un circuit 88 réalisé sur le substrat 78, ce circuit 88 étant par exemple de type numérique avec un accès 98. Les fils 86 sont représentés par des inductances et des résistances ainsi que des capacités 90 avec d'autres fils 92. On tient compte, dans ce modèle, des inductances mutuelles entre fils 80, 86 et 94. Le fil 94 est, lui aussi, relié à une patte 96 du boîtier. La précision du modèle peut être améliorée en incluant les capacités entre les fils 86 et le substrat 78, ainsi que les capacités de couplages entre fils 80 et 94 et entre pattes 84 et 96. Les plots 84, 96 ainsi que l'accès 98 au circuit 88 et l'accès 102 à un circuit 104 sur le substrat constituent des points d'interconnexion vers les alimentations et vers les circuits sensibles au bruit. Les circuits 88 et 104 sont reliés au substrat. On sait caractériser des circuits comportant des multiplicités de noeuds, à savoir les noeuds relatifs aux alimentations 82, 84, 98, 102, 96, ainsi que les noeuds NI, N2 qui constituent les noeuds d'un réseau. Les lois de Kirchoff permettent de relier entre elles les diverses valeurs d'intensités de courant dans le réseau. Les tensions et les courants injectés de l'extérieur dans un tel système peuvent se représenter par un vecteur b. Ce vecteur b est relié au vecteur x qui représente les variables internes du système, c'est-à-dire les tensions de noeuds et les courants de branches. La relation entre b et x est la suivante: b = Ax relation dans laquelle A est une matrice représentant les paramètres caractéristiques des divers éléments du réseau. Cette matrice est une fonction de transfert combinant les influences respectives du substrat, des interconnexions et du boîtier. Ainsi, x représente l'influence des générateurs de bruit sur les éléments sensibles au bruit dans un circuit intégré. Selon l'invention, on simplifie les calculs en ne conférant qu'un nombre limité de paramètres aux formes d'onde des courants et tensions aux points d'accès. A cet effet, selon une réalisation, on découpe chaque forme d'onde 120 (fig. 5) qui est représentée par un signal de courant ou tension variant en fonction du temps, en fenêtres temporelles d'une durée déterminée, par exemple 100 picosecondes, et dans chacune de ces fenêtres temporelles, par exemple to (figure 5), on détermine la valeur minimum m et la valeur maximum M du signal ainsi que le temps minimum tm de montée et le temps minimum de descente td des signaux. Ces quatre paramètres m, M, tm, td sont des caractéristiques d'un signal en dents de scie. Ce signal peut aisément être représenté par sa transformée de Fourier ou analogue, telle qu'une transformée de Laplace. Le nombre de paramètres de ces transformées est également restreint. Ainsi, l'équation Ax = b peut être utilisée avec les transformées de Fourier ou de Laplace, ce qui permet de se passer des simulations analogiques complexes. Autrement dit, avec cette simplification, on ne tient pas compte des valeurs antérieures des signaux, les valeurs instantanées de ces signaux suffisant pour caractériser le bruit atteignant chaque circuit sensible. REVENDICATIONS 1. Procédé pour modéliser le bruit de circuits générateurs de bruit dans un système électronique à circuits intégrés, procédé dans lequel on mémorise, pour une sélection de signaux d'entrée, une pluralité de formes d'ondes de signaux à des noeuds ou connexions par lesquels transite le bruit, et dans lequel on découpe chaque forme d'onde en fenêtres temporelles (to) et pour chaque fenêtre temporelle, la forme d'onde est représentée par un signal en dents de scie. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le signal en dents de scie est obtenu à partir de la valeur minimum (m) et de la valeur maximum (M) dans chaque fenêtre temporelle ainsi que du temps de montée minimum (tm) et du temps de descente minimum (td) dans cette fenêtre, ou de la pente de montée maximum et de la pente de descente maximum dans cette fenêtre. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel on effectue la transformée de Fourier ou de Laplace ou analogue du signal en dents de scie pour déterminer le niveau de bruit.