7 Verkoppelte Simulation



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7 Verkoppelte Simulation

 

Ein Trend in der Entwicklung der Halbleitersimulation, der durch ständig steigende Computerresourcen begünstigt wird, geht zur gekoppelten Simulation. Damit ist zweierlei gemeint:

  1. Die Simulation von Strukturen, die mehrere funktionale Bauelemente enthalten. Es wird nicht mehr ein einzelnes Bauelement simuliert, zum Beispiel ein MOS-Transistor oder ein Kondensator, sondern ein Ausschnitt aus dem Gesamtsystem, der eine sinnvolle Einheit bildet und aus mehreren elementaren Bauelementen besteht, zum Beispiel eine DRAM-Speicherzelle. (Bild 7.1, B.)
  2. Die Simulation von ganzen Schaltungen, wobei Einzelteile der Schaltung durch einen angekoppelten Bauelementsimulator analysiert werden. Dieses Verkoppeln geht über die einfache Kennlinienextraktion hinaus, indem die transiente Simulation des Bauelements mit der umgebenden Schaltung interagiert. (Bild 7.1, C.)
Auf einer Übergangsskala wären diese Methoden als Zwischenstufen anzutreffen, die die Lücke zwischen reiner Bauelement- und reiner Schaltungssimulation überbrücken:

 

Die Arbeit von P. DICKINGER [14], die sich bereits mit diesem Aufgabenbereich beschäftigte, ist im Bereich zwischen C und D anzusiedeln. Dabei wurde der Schaltungssimulator SPICE mit dem Bauelementsimulator MINIMOS gekoppelt, allerdings nicht transient (weil das damals von MINIMOS noch nicht unterstützt wurde).

Jedes dieser Anwendungsfelder hat seine Berechtigung und seine Vor- und Nachteile. Der Übergang von C nach D und von D nach E bedeutet Anwendung für komplexere Strukturen, größere Aufgabenbereiche, aber eine zunehmende Vernachlässigung der Detailgenauigkeit. Je komplexer die zu simulierende Schaltung ist, desto gröber muß das Modell für das Einzelbauelement sein, um den Gesamtaufwand in Grenzen zu halten.

Für einige wenige Bauelemente, die zusammen eine Schaltung oder einen Ausschnitt daraus bilden, ist eine verkoppelte Simulation wie in B oder C möglich.

Gerade zwischen diesen beiden Ansätzen ist der geringste Unterschied auszumachen. Ein Vorteil von C gegenüber B liegt in der Verfügbarkeit aller Modelle und Mechanismen des Schaltungssimulators; der Nachteil ist einerseits die große Komplexität des gemeinsamen Simulationswerkzeugs und die Notwendigkeit zu einer gewissen Entkopplung der Einzelbauelemente in der Bauelementeanbindung (damit man nicht ein einzelnes ,,Bauelement`` mit zig Anschlüssen simulieren und an den Schaltungssimulator anbinden muß), andererseits kann der Schaltungssimulator nicht über alle Information über das Bauelement verfügen, die vielleicht zur Zeitschrittweitensteuerung interessant wären.

Im dieser Arbeit wurde die Strategie B implementiert, das heißt, es wurde grundsätzlich die Simulation beliebig komplexer Strukturen mit beliebigen Verbindungen ermöglicht. Trotzdem ist die Kopplung mit einem Schaltungssimulator interessant; hierfür sind noch einige Vorarbeiten notwendig, die jedoch aufgrund der dafür vorbereiteten Datenstrukturen keine prinzipiellen Probleme mehr bieten.





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Martin Stiftinger
Fri Oct 21 18:22:52 MET 1994