PGMicro MIC46. = Variabilidade de Fabricação =

Transcrição

1 PGMicro MC46 Projeto de Circuitos ntegrados Analógicos MOS = Variabilidade de Fabricação = Prof. r. Hamilton Klimach hamilton.klimach@ufrgs.br UFRGS Escola de Engenharia epartamento de Eng. Elétrica Sumário ntrodução: definição, causas, classificação e consequências Efeito global: técnicas de layout Efeito local: modelamento Estimando o descasamento em um circuito Caracterização elétrica AC MM visando repetibilidade: uso do modelo em projeto real H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 1

2 Especificações de um Projeto O projeto de circuitos eletrônicos é multidimensional Apresenta especificações conflitantes Parâmetros relevantes p/ circuitos analógicos: 1. Ganho. mpedâncias de entrada e saída 3. Faixa de alimentação 4. Excursão de saída 5. Linearidade 6. Potência consumida e dissipada 7. Velocidade (ou largura de banda) 8. Ruído 9. Variabilidade (repetibilidade) Octágono do Projeto Analógico (B. Razavi) H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 3 Entendendo a Variabilidade iferença no comportamento elétrico entre dispositivos identicamente desenhados e fabricados. É uma diferença atemporal, se mantendo constante com t ( ruído C ). Resulta de fatores físicos incontroláveis incorporados na fabricação. Causa variabilidade comportamental entre circuitos identicamente fabricados (reduz repetibilidade). Entender seus mecanismos permite que seu impacto seja previsto e minimizado na etapa de projeto. H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 4

3 Entendendo a Variabilidade Propagação da variabilidade entre dispositivos PROCESSO MSMATCH Aumento de Variabilidade H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 5 Classes de Variabilidade Processo: Relacionada às variações médias que ocorrem entre pastilhas, wafers ou lotes Não causa descasamento entre componentes de uma mesma pastilha mpacta em parâmetros relacionados ao valor absoluto de características dos dispositivos (R, C, L, gm, etc) É simulada através de Monte-Carlo (processo) ou Corner H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 6 3

4 Classes de Variabilidade escasamento (mismatch): Relacionado às variações que ocorrem entre componentes de uma pastilha Subdividido em efeitos globais e locais mpacta em parâmetros que dependem de proporções entre as características dos dispositivos (R1/R, 1/, etc) Simulado através de Monte-Carlo ( mismatch, apenas efeitos locais ) Cuidado: análise de Corners não avalia descasamento H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 7 Entendendo o escasamento Variações físicas prejudicam o desempenho dos circuitos! O modo como uma variação física afeta um dispositivo em uma pastilha (die) depende da relação entre as dimensões físicas do dispositivo e a distância de correlação da variação. H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 8 4

5 Entendendo o escasamento Um grande carro, percebe as variações da estrada como pequenas flutuações aleatórias. H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 9 Entendendo o escasamento Um pequeno carro, percebe as mesmas variações da estrada como grandes colinas, com subidas e descidas sistemáticas. H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 10 5

6 escasamento Global Fatores sistemáticos: distância de correlação da variação muito superior às dimensões do dispositivo, produzindo gradientes (mesmo efeito em grande área no entorno deste). ecorrem de variações ou deformações em componentes do processo ou elementos do ambiente, como: dilatação térmica de equipamentos mudança na concentração de substâncias de ataque, deposição ou dopagem tensões mecânicas permanentes na superfície do substrato aberrações nas lentes e distorções nas máscaras de fotolitografia H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 11 escasamento Global Fatores sistemáticos: distância de correlação da variação muito superior às dimensões do dispositivo, produzindo gradientes (mesmo efeito em grande área no entorno deste). Pode-se atenuá-los através de técnicas de leiaute H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 1 6

7 escasamento Global Exemplo de efeito global: a variação na espessura do óxido (tox) ao longo de um wafer faz com que transistores identicamente desenhados tenham comportamentos elétricos diferentes. gate óxido gate substrato 1 C ox W L V GS V th ox Cox tox Vthtox H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 13 escasamento Local Fatores estocásticos: distância de correlação da variação muito inferior às dimensões do dispositivo, produzindo flutuações microscópicas (muitas variações dentro da área do dispositivo). São relacionados à natureza discreta da matéria flutuações locais na concentração de dopantes (R random discrete dopants) formação de aglomerados no poli-silício (PSG polysilicon granularity) rugosidade de borda nas camadas depositadas ou decapadas (LER line edge roughness) H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 14 7

8 escasamento Local Fatores estocásticos: distância de correlação da variação muito inferior às dimensões do dispositivo, produzindo flutuações microscópicas (muitas variações dentro da área do dispositivo). eve-se entender seus mecanismos e modelá-los, permitindo que o projetista preveja o impacto dos graus de liberdade que se dispõe sobre o descasamento: Geometria W e L Polarização (bias) H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 15 escasamento Local - R Exemplo de efeito local: a natureza discreta dos dopantes faz com que sua concentração varie no volume do substrato e do gate. Transistores menores: menos átomos dopantes na região ativa. A flutuação na concentração de dopantes na região ativa é a principal causa do descasamento entre MOSFETs. H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 16 8

9 escasamento Local - R H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 17 escasamento Local - R Efeito da distribuição discreta de dopantes sobre o potencial elétrico na superfície H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 18 9

10 escasamento Local - R H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 19 escasamento Local - LER As bordas das camadas apresentam rugosidade H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 0 10

11 escasamento Local - LER Aglomerados no poly H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 1 escasamento Local - LER A rugosidade de borda ao longo da largura (W) do canal faz com que o seu comprimento (L) varie localmente L W H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 11

12 escasamento Local - PSG As condições de deposição do poli-silício definem as dimensões dos grãos que ele forma H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 3 escasamento Local R+LER+PSG: variabilidade comportamental H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 4 1

13 escasamento Local H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 5 escasamento Local A combinação dos efeitos R+LER+PSG faz com que a densidade de corrente no canal se distribua de forma aleatória, acompanhando a distribuição de potenciais, como um processo de percolação. H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 6 13

14 escasamento Local Variabilidade entre transistôres idênticos. H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 7 mpacto nos Circuitos Eletrônicos Redução da REPETBLAE comportamental dos circuitos Tensão de referência de um band-gap Atraso entre dois ramos de distribuição de clock (processo de 50nm) H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 8 14

15 Sumário ntrodução: definição, causas, classificação e consequências Efeito global: técnicas de layout Efeito local: modelamento Estimando o descasamento em um circuito Caracterização elétrica AC MM visando repetibilidade: uso do modelo em projeto real H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 9 Efeito Global x Layout (1) Geometrias idênticas e idênticas condições de contorno: metal G G G S (a) melhor S (b) pior (c) pior S H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 30 15

16 Efeito Global x Layout () Manter os dispositivos casados com a mesma orientação da corrente (a mobilidade não é isotrópica sobre uma lâmina de Si). 1 1 G G (a) melhor S S (b) pior H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 31 Efeito Global x Layout (3) Aproximar os dispositivos, expondo-os a um menor efeito do gradiente: 1 1 G G S S (a) melhor (b) pior Obs.: dispositivos menores ficam mais próximos H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 3 16

17 Efeito Global x Layout (4) Fracionamento e associação intercalada de dispositivos menores, formando um maior (centróide comum): M 1 M M 11 M 1 M M 1 (a) não-centróide (b) centróide-comum H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 33 Efeito Global x Layout (4) Fracionamento e centróide comum: H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 34 17

18 Efeito Global x Layout (5) Uso de dispositivos dummy para garantir as mesmas condições de contorno na fabricação de dispositivos casados. H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 35 Efeito Global x Layout (5) Uso de dispositivos dummy para garantir as mesmas condições de contorno na fabricação de dispositivos casados. H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 36 18

19 Efeito Global x Layout (5) Fracionamento + dummies + anel de guarda no desenho de resistores precisos H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 37 Efeito Global x Layout (5) Fracionamento + dummies + anel de guarda + blindagem, no desenho de capacitores precisos H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 38 19

20 Efeito Global x Layout Após uma pastilha ser cortada de um wafer, não há mais o tensionamento lateral, provocado nas bordas da pastilha pelas pastilhas no entorno desta. A mobilidade dos portadores é sensível ao stress! H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 39 Efeito Global x Layout (6) Reduzir a exposição ao stress mecânico na superfície da pastilha, colocando os dispositivos casados próximos ao centro. H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 40 0

21 Efeito Global x Layout (7) Reduzir a exposição a gradientes térmicos, devido à dissipação de dispositivos de potência. H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 41 Efeito Global x Layout posicionar os dispositivos de potência longe do centro posicionar os dispositivos casados longe dos de potência, mas longe das bordas (evitar stress) H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 4 1

22 Sumário ntrodução: definição, causas, classificação e consequências Efeito global: técnicas de layout Efeito local: modelamento Estimando o descasamento em um circuito Caracterização elétrica AC MM visando repetibilidade: uso do modelo em projeto real H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 43 escasamento de Passivos PASSVOS LNEARES (R - C - L) apresentam um descasamento local que é função de sua área efetiva R R A R WL C C A C WL Parâmetros A R e A C são fornecidos pela Foundry Ambos resistores têm o mesmo valor médio, mas o de menor tamanho apresenta maior variabilidade (incerteza) H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 44

23 escasamento em MOSFETs MOSFETs apresentam um descasamento local que é função de sua área ativa, mas também de sua condição de operação (polarização) C oxw V V V V L V T V V A WL GS V GS 4 GS V T T V T VT T A VT WL H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 45 GS T Parâmetros A VT e A β são fornecidos pela Foundry Modelo de Pelgrom para MOSFET Apresenta os efeitos das variabilidades LOCAS e GLOBAS do processo, sobre os transistores MOS, através de parâmetros relacionados à tensão de limiar (V T ) e ao fator de ganho (β=μcox), através da aproximação quadrática do MOSFET Somente é válido para MOSFETs em inversão forte e saturados É o mais usado na indústria e em simuladores O descasamento em inversão fraca e em triodo resulta de extrapolações H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 46 3

24 Modelo de Pelgrom para MOSFET A VT e A β relacionam os efeitos locais à área ativa dos transistores (WL) S VT e S β relaciona os efeitos globais à distância média entre os transistores () VT AVT S WL VT 4 GS V T V V T A S WL Compensados com um bom layout H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 47 Modelo de Pelgrom para MOSFET Variabilidade de V T com a área ativa Evolução de A VT com os processos H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 48 4

25 5 H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 49 Modelo de Pelgrom para MOSFET H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 50 Modelo de Pelgrom para MOSFET O modelo pode ser extrapolado para inversão fraca: Lembrando que em S: S e W: T GS m V V g 1 m V V V m g g T GS T

26 6 H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 51 Modelo de Pelgrom para MOSFET Relação entre gm/ e o nível de inversão H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 5 Modelo de Pelgrom para MOSFET escasamento em corrente de dreno, para MOSFET polarizado em tensão: T V m g V T V GS W S V GSL T V m g

27 Modelo de Pelgrom para MOSFET escasamento em tensão de gate, para MOSFET polarizado em corrente: VGS 1 VGS VT gm W S VGS V T VGS 1 g m V T V GSL V GS H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 53 Modelo ACM para escasamento o transistor MOS (ou MOSFET) é formado por dois implantes (regiões n+; dreno e fonte) que formam junções com o substrato, e que são separados entre si pelo canal, de comprimento L, sobre o qual é construído um capacitor (isolante + eletrodo condutor) Gate Source rain n + 0 x L n + Substrato p Bulk H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 54 7

28 Modelo ACM para escasamento este capacitor, chamado capacitor MOS, é a região ativa do dispositivo, e através dele se controla o comportamento elétrico do transistor Gate Capacitor MOS Source rain n + 0 x L n + Substrato p Bulk H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 55 Modelo ACM para escasamento o capacitor MOS é formado pelo sanduíche de um eletrodo condutor (metal ou poli-silício) sobre uma película isolante (óxido), depositados sobre o semicondutor dopado (substrato) isolante (dióxido de silício) x G eletrodo condutor (metal ou poli) S 0 x L Substrato p B H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 56 8

29 Modelo ACM para escasamento quando o capacitor MOS é polarizado (V GB >0), o campo elétrico que surge na interface óxido-semicondutor afasta as lacunas livres, criando uma região de depleção de carga negativa Q B (x) carga de inversão Q (x) 0 x G carga de depleção Q B (x) S 0<V G <V T e V S =0 0 Substrato p x L H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 57 Modelo ACM para escasamento este campo elétrico também atrai os elétrons livres do substrato, que se acumulam na interface óxidosemicondutor, formando uma carga de inversão negativa Q (x) carga de inversão Q (x)=0 x G carga de depleção Q B (x) S V G <V T e V S =0 0 Substrato p x L H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 58 9

30 Modelo ACM para escasamento se o campo elétrico ultrapassar certo valor (threshold), o acúmulo de elétrons livres na interface ultrapassa o de dopantes P do substrato, fazendo com que seja induzida uma região N na interface (ocorre a inversão de característica desta região) carga de inversão Q (x) x G carga de depleção Q B (x) S V G >V T e V S =0 0 Substrato p x L H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 59 Modelo ACM para escasamento caso se polarize os terminais dreno-fonte (V S >0), ocorre a deformação das camadas de inversão e de depleção, de forma que a soma ΔQ (x)+ ΔQ B (x) se mantenha sempre constante ao longo do transistor carga de inversão Q (x) x G carga de depleção Q B (x) S V G >V T e V S >0 0 Substrato p x L H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 60 30

31 Modelo ACM para escasamento como a concentração de dopantes não é uniforme no volume do substrato, ΔQ B (x) sofre pequenas flutuações ao longo do transistor, provocando flutuações em ΔQ (x), de forma a manter a soma ΔQ (x)+ ΔQ B (x) constante carga de inversão Q (x) x G carga de depleção Q B (x) S V G >V T e V S >0 0 Substrato p x L H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 61 Modelo ACM para escasamento a integração da carga de inversão ΔQ (x), ao longo do transistor, define a condutividade do canal (G canal ) e consequentemente a corrente que circula sob certa polarização ( = V S x G canal ) como as flutuações na carga de inversão são aleatórias, dois transistores identicamente desenhados vão apresentar flutuações diferentes, resultado em uma pequena diferença na corrente circulante (Δ ) se fizermos a média das flutuações na corrente em uma grande quantidade de transistores identicamente desenhados, resultará no desviopadrão da corrente (σ ) H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 6 31

32 Modelo ACM para escasamento A natureza discreta da matéria (principalmente dos dopantes) provoca flutuações locais na condutância da região ativa. O somatório dessas flutuações aleatórias resulta em uma diferença líquida na corrente entre dispositivos idênticos (descasamento). Modelagem do descasamento: integração das flutuações na corrente, usando um modelo de comportamento elétrico abrangente e acurado. H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 63 Modelo ACM para escasamento A expressão que descreve o descasamento, em termos da polarização, da geometria e da tecnologia, fica Noi WLN * i f 1 i r 1 i ln 1 i WL onde onde o termo Q ' nc ' * B P oxt N SQ é um parâmetro e Noi adicional é o número de descasamento efetivo de que inclui variações q de qmobilidade e espessura de óxido de porta. impurezas por unidade de área na região de depleção o modelo ACM para MOSFETs de canal longo W F R S ( i f ir ) e 1 ' SQ Coxn t L H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 64 f r B SQ 3

33 Modelo ACM para escasamento TSMC 0.35 NMOS 3μm / μm H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 65 Modelo ACM para escasamento Para mais detalhes sobre o modelo de descasamento: C. Galup-Montoro, M. C. Schneider, H. Klimach, and A. Arnaud, A compact model of MOSFET mismatch for circuit design, EEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 40, n. 8, pp , Aug H. Klimach, A. Arnaud, C. Galup-Montoro, and M.C. Schneider MOSFET mismatch modeling: a new approach, EEE esign & Test of Computers, vol. 3, n. 1, pp. 0 9, Jan.-Feb H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 66 33

34 Sumário ntrodução: definição, causas, classificação e consequências Efeito global: técnicas de layout Efeito local: modelamento Estimando o descasamento em um circuito Caracterização elétrica AC MM visando repetibilidade: uso do modelo em projeto real H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 67 Análise Estatística Monte Carlo Em uma simulação Monte Carlo, em cada transistor são acrescidas as fontes abaixo, cujos valores são determinados aleatoriamente, conforme os fatores de descasamento do processo (A VT e A β ), a geometria do transistor (WL) e sua polarização ( ). AV A T V T WL WL i i H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 68 V GS V T MchV dsm 34

35 Análise Estatística Monte Carlo O ponto de operação de todos os transistores é calculado (valor médio), e os resultados são armazenados. O valor das fontes de descasamento de cada transistor é definido, pontos de operação recalculados e resultados armazenados. O processo anterior é repetido muitas vezes, de forma a se ter uma boa certeza estatística. Os resultados armazenados formam um histograma e se calcula a média e desvio-padrão de cada variável. H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 69 Análise Estatística Monte Carlo Simulação Monte Carlo da tensão de off-set de um amplificador operacional Miller CMOS. O histograma apresenta a distribuição desta tensão sobre 1000 amostras, em intervalos de 0,5 mv. O desvio-padrão calculado é,1 mv. A curva tracejada é a sua aproximação Gaussiana. H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 70 35

36 escasamento X Perdas no Processo Em um sistema onde uma variável sofre variações aleatórias, a frequência de ocorrências dessa variável se comporta como uma distribuição normal, que pode ser definida através de parâmetros: Média (μ): valor central ao redor do qual a distribuição se espalha x 1 N x i esvio-padrão (σ): valor médio dos desvios que ocorrem 1 N x x i x H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 71 escasamento X Perdas no Processo dentro da faixa de ± 1σ, estão 68,3 % das ocorrências dentro da faixa de ± σ, estão 95,4 % das ocorrências dentro da faixa de ± 3σ, estão 99,7 % das ocorrências H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 7 36

37 escasamento X Perdas no Processo Exemplo: para certa aplicação, o máximo Vos aceitável para um AmpOp é 6 mv caso o projeto seja desenvolvido de forma a se obter σ(vos) = 6mV (1σ), apenas 68,3% das amostras serão aproveitáveis ( yield de fabricação) caso o projeto seja desenvolvido de forma a se obter σ(vos) = 3mV (σ), aproveita-se 95,4% das amostras caso o projeto seja desenvolvido de forma a se obter σ(vos) = mv (3σ), aproveita-se 99,7 % das amostras H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 73 escasamento X Perdas no Processo Um AmpOp é geralmente subdividido em três estágios Suponha que quase todo Vos é decorrente do descasamento de V GS do par diferencial H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 74 37

38 escasamento X Perdas no Processo O descasamento de V GS do par diferencial de entrada é quase todo resultante do descasamento entre os valores de V T destes transistores: V OS V V V GS1 V GS T O V T dos transistores não é correlacionado: V OS V mv OS V T V T V T V 1, 4 1 T 1 V T1 V H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 75 escasamento X Perdas no Processo Parâmetros de descasamento AMS 0.35: ata da versão A VTN [mv-μm] A βn [%-μm] A VTP [mv-μm] A βp [%-μm] ,8 0,8 11,3 0, ,8 0,1 10,5 0, ,7 0,5 10,3 0,7 o modelo de descasamento de Pelgrom: VT AVT A WL WL VT VT 6,7mVm 1,4mV,5m H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 76 38

39 escasamento X Perdas no Processo Ao longo do projeto, chegou-se a uma razão de aspecto para os transistores do par diferencial W/L= 10 (p. ex.) Assim: WL=,5μm e W/L= 10 Resultando em: W= 15μm e L= 1,5μm VERFCAÇÃO POR MONTE CARLO!!! H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 77 Robustez de Circuitos Eletrônicos A robust circuit design is one in which the sensitivities of critical performance specifications to variances in the manufacturing process and the circuit's operating environment are first fully anticipated and identified and then systematically nulled, or at least minimized, through optimal choices of macro-structure, cell topology, individual device design, component values, bias conditions and layout. Barrie Gilbert - Analog evices nc. H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 78 39

40 Robustez de Circuitos Eletrônicos Um projeto de circuito robusto é aquele onde as sensibilidades das especificações críticas de desempenho, com as variações do processo de fabricação e as condições de operação do circuito, são primeiramente completamente identificadas, e então sistematicamente anuladas, ou ao menos minimizadas, através da escolha otimizada de macro-estrutura (arquitetura), topologia de célula, geometria de dispositivos, valores de componentes, polarização e leiaute. Barrie Gilbert - Analog evices nc. H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 79 Sumário ntrodução: definição, causas, classificação e consequências Efeito global: técnicas de layout Efeito local: modelamento Estimando o descasamento em um circuito Caracterização elétrica AC MM visando repetibilidade: uso do modelo em projeto real H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 80 40

41 Caracterização de escasamento Grupos NMOS e PMOS Chaves de dreno + registrador 36-bit Chaves de porta + registrador 36-bit Chaves + transistores referencia + registrador 9-bit Vetor de programação 81-bit TSMC 0.35 H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 81 Caracterização de escasamento TSMC 0.35 i f : 0, circulo = medida Tamanho médio: V S : 0mV - V segmento = modelo 3m x m linha = + ESVP NMOS PMOS W S Lin Sat H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 8 41

42 i f = 100 Polarização i f = 1 Caracterização de escasamento TSMC 0.18 i f : 0, circulo = medida Tamanho médio: V S : 0mV - V segmento = modelo 1,m x 0,8m linha = + ESVP NMOS PMOS H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 83 Geometria mpacto da Área e da Polarização Grande (1m/8m) Médio (3m/m) Pequeno (0.75m/0.5m) ; = 1 na; na 14 na; 7 na 87 na; 114 na ; = 1.9 A; A 1.9 A; 0.19 A 17. A; 1.45 A H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 84 4

43 Tensão de Threshold x Área TSMC 0.35 H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 85 Sumário ntrodução: definição, causas, classificação e consequências Efeito global: técnicas de layout Efeito local: modelamento Estimando o descasamento em um circuito Caracterização elétrica AC MM visando repetibilidade: uso do modelo em projeto real H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 86 43

44 Conversor /A M-M de 8 bits B V B V R R M B1 M 71 M 74 M 61 M 64 M 01 M 04 M 00 M B M 7 M 73 M 6 M 63 M 0 M 03 Q 7 -Q 7 Q 6 -Q 6 Q 0 -Q 0 -Q 7 Q 7 -Q 6 Q 6 -Q 0 Q 0 G B 0 V 0 G V G Q 7 Q 6 Q 1 Q 0 i Ck ck Q ck Q iagrama esquemático do conversor /A de 8 bits, composta por associações série-paralelo de transistores MOS (rede M-M). O valor digital, a ser convertido em analógico, é programado em um registrador de deslocamento. ck Q ck Q o H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 87 Conversor /A - fabricação AC0 AC1 Conversores fabricados: AC0 (esq.; projetado para if=0) AC1 (dir. ; projetado para if=0). rede M-M, cercada pelo anel de guarda e dummies 8 registradores, chaves de acionamento e capacitores de desacoplamento H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 88 44

45 Conversor /A - resultados AC0 AC1 esvio-padrão do erro medido das 0 amostras de AC0 (esq.) e AC1 (dir.), para todos os dados de entrada, e normalizado para 1 LSB. As medidas foram realizadas sob os níveis de inversão 0 e 000. H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 89 Conversor /A - resultados AC0 AC1 if=0 if=000 Amostras de AC0 (esq.) e AC1 (dir.) que apresentaram os valores mínimo e máximo de erro medido, sob os dois níveis de inversão extremos, 0 (cima) e 000 (baixo). H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 90 45