EO_496

EDA/SW/T&M 60 - ELETTRONICA OGGI 496 - SETTEMBRE 2021 VERIFICATION TECHNOLOGIES riferimento molto stabile di tensione o corrente indipenden- te dalle variazioni di processo, alimentazione e temperatura (process, voltage and temperature, PVT). L’accuratezza del riferimento di tensione in uscita è essenziale per la presta- zione ottimale dell’applicazione analogica; ad esempio, l’ac- curatezza e le prestazioni dei convertitori dipendono forte- mente dalla precisione del riferimento di tensione. Il circuito a bandgap di STMicrolectronics (Fig. 1) utilizza il processo tecnologico ST BCD 0.16 µm. Viene utilizzato per generare un riferimento di tensione per circuiti di potenza integrati, destinati alle applicazioni hard disk driver (HDD) sviluppati per tutti i produttori di HDD. Il riferimento di ten- sione del bandgap deve salire al valore target subito dopo che la scheda HDD è stata alimentata. Se il riferimento di tensione non sale o non raggiunge il valore desiderato, il cir- cuito integrato risulta bloccato nello stato iniziale, nel quale tutti gli IC presenti sulla scheda rimangono in condizione di reset. L’unico modo per uscire da questa situazione è togliere l’alimentazione all’HDD e poi fornirla nuovamente. Sfide dell’approccio di verifica esistente L’obiettivo dell’analisi di verifica del team di design è quan- tificare l’impatto delle variazioni statistiche di processo sulla tensione in uscita al blocco del circuito a bandgap. La pro- gettazione e il flusso di verifica possono subire diverse ite- razioni e possono quindi sfociare nell’analisi di svariate to- pologie di circuiti bandgap e richiedere modifiche al design prima di giungere a un circuito robusto e affidabile anche a fronte di variazioni statistiche. L’approccio di verifica esistente consiste nell’eseguire po- che simulazioni Monte Carlo brute force con variazioni sta- tistiche di tipo mismatch, centrate su corner di processo predefiniti, cambiando la temperatura. Nella tabella 1 si elencano i parametri di simulazione e misura. Questo flusso presenta tuttavia alcune debolezze, tra le quali: Non risulta fattibile ese- guire un’intera analisi Monte Carlo brute force con un’accuratezza tale da coprire sigma anche elevati. Questo tipo di analisi richiederebbe un numero di simulazioni dell’ordine di grandezza dei miliardi per raggiun- gere una verifica robusta e accurata a livello SPICE. In al- ternativa, si potrebbe definire una taglia ridotta di campioni, eseguire una simulazione brute force in un tempo ragione- vole ed estrapolare successivamente la misura fino al sigma di riferimento. Questo approccio risulta tuttavia complesso e poco accurato e comporta un rischio significativo di non rilevare fallimenti rari. La simulazione Monte Carlo brute force centrata sui corner di processo porta a sovrastimare o sottostimare i risultati, di conseguenza non rappresenta in modo fedele la realtà del silicio. Questo è dovuto al fatto che i corner di processo prefediniti nelle tecnologie bipolari-CMOS-DMOS (BCD) non considerano la correlazione tra i parametri, dove per ogni dispositivo è definito un set di corner del tutto indipendente dagli altri. Solido Variation Designer per una verifica variation-aware robusta Il software Solido Variation Designer racchiude una piatta- forma completa di analisi che sfruttano il machine learning Tab. 1 – Parametri di simulazione del circuito a bandgap Fig. 2 – Verifica del circuito di riferimento di tensione a bandgap con Solido Variation Designer