بررسی و مدلسازی تغییرات آماری در حافظه استاتیک

بزرگی تغییرات، بسیار به تکنولوژی ساخت مدارات مجتمع مربوطه وابسته است. برای نسل¬های جدید تکنولوژی، بررسی و مدل¬سازی این تغییرات جهت رسیدن به عملکرد صحیح و دقیق مدارات یک ضرورت به حساب می¬آید. با کوچک¬تر شدن ابعاد ترانزیستورها، بزرگی منابع تغییرات تصادفی موجود افزایش پیدا می کند یا ممکن است منابع تغییرات جدید ظاهر شوند. بنابراین مدل¬سازی اینگونه نوسانات، هم برای تکنولوژی¬های موجود و هم برای نسل های جدید تکولوژی¬، یک امر حیاتی به حساب می¬آید. سلول های حافظه استاتیک (sram) یکی از بلوک های بنیادی در مدارهای دیجیتال هستند که در اثر تغییر مقیاس تکنولوژی bulk-cmos به ابعاد نانومتر که به منظور افزایش چگالی ذخیره داده در حال انجام است، دستخوش نوسانات آماری قابل توجهی می شود که پایداری حافظه استاتیک را شدیدا تحت تاثیر قرار می دهد. در فصل چهارم با منابع این نوسانات که آنها را می توان به سه دسته کلی سیستماتیک، تصادفی و محیطی آشنا خواهیم شد و حساسیت حاشیه نویز استاتیک را در شرایط غیر ایده آل عملیاتی و حضور اینگونه نوسانات تحلیل کرده و تاثیر هر یک از این نوسانات بر پایداری آماری سلول (sram) و تشخیص سلول های ضعیف بررسی می کنیم. روش مورد استفاده در این تحقیق بدین صورت است که 1000 نمونه ترانزیستور نوع n و p از مدل بسته bsim4 با طول گیت 35 نانومتر که هر یک دارای یک ساختار منحصر به فرد از منابع تغییرات آماری (rdf,ler,pgg) می باشند، جایگزین ترانزیستورهای سلول sram می شود. در حقیقت 1000 فایل نت لیست تصادفی برای شبیه ساز hspice ایجاد شده است که هر فایل یک سلول sram با ساختار منحصر به فرد از پارامترهای ذاتی است و به ازای هر فایل یک snm استخراج شده است که ما را قادر می سازد علاوه بر تحلیل میانگین snm، گشتاور اول یعنی انحراف معیار نرمالیزه و گشتاور دوم (skewness)، snm را مورد بررسی قرار دهیم. در ابتدا به معرفی بلوک حافظه استاتیک پرداخته می شود و سپس با انواع سلولهای sram، طریقه خواندن و نوشتن در سلول sram 6t، مالتی پلکسر ستون و درایور نوشتن آشنا خواهیم شد و پس از آن به بررسی و نحوه عملکرد تقویت کننده حس در حافظه استاتیک پرداخته می شود. در ادامه معرفی و نحوه استخراج حاشیه نویز استاتیک که معرف پایداری سلول sram است را مورد بررسی قرار خواهیم داد. در فصل چهارم منابع مهم تغییرات آماری در سطح افزاره و اثرات این منابع بر روی رفتار الکتریکی مدارات پرداخته می شود. منابع اصلی به سه دسته¬ی تغییرات سیستماتیک، تغییرات تصادفی و تغییرات محیطی طبقه¬بندی می شود. همچنین منابع اصلی ipf شامل ناخالصی¬های تصادفی پراکنده، ناهمواری¬های لبه¬ خطوط و دانه¬ای شدن پلی سیلیکون گیت می¬باشد، که از این میان rdf و ler تاثیرگذارترین منابع تغییرات آماری به شمار می¬روند. در ادامه مشاهده می شود که این منابع تغییرات، اثرات منفی بر روی پارامترهای یک ترانزیستور می¬گذارند که باعث از دست دادن قابلیت اطمینان در عملکرد تراشه و در پی آن باعث افزایش هزینه برای تولیدکنندگان مدارات مجتمع شده است. در فصل پنجم به بررسی و مدل سازی اثر نوسانات آماری بر حاشیه نویز استاتیک سلول sram (snm) در حضور نوسانات سیستماتیک، تصادفی و محیطی پرداخته شده است و تاثیر هر یک از نوسانات را بر پایداری حافطه استاتیک تحلیل می شود. در روش شبیه سازی مونت کارلو که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته می شود ما را قادر می سازد رفتار آماری حافظه استاتیک را بررسی کنیم و علاوه بر تحلیل میانگین پایداری سلول sram گشتاورهای دوم (انحراف معیار استاندارد نرمالیزه شده) و گشتاور سوم (skewness) حاشیه نویز استاتیک را مورد بررسی قرار دهیم.