En la automatización del diseño electrónico , la extracción parásita es el cálculo de los efectos parásitos tanto en los dispositivos diseñados como en las interconexiones de cableado requeridas de un circuito electrónico : capacitancias parásitas , resistencias parásitas e inductancias parásitas , comúnmente llamados dispositivos parásitos, componentes parásitos o simplemente parásitos.
El propósito principal de la extracción de parásitos es crear un modelo analógico preciso del circuito, de modo que las simulaciones detalladas puedan emular las respuestas reales del circuito analógico y digital. Las respuestas de los circuitos digitales se utilizan a menudo para completar las bases de datos para el cálculo de la carga y el retardo de la señal, como por ejemplo: análisis de tiempo ; análisis de poder ; simulación de circuitos ; y análisis de integridad de la señal . Los circuitos analógicos a menudo se ejecutan en bancos de prueba detallados para indicar si los parásitos extraídos adicionales aún permitirán que funcione el circuito diseñado.
Fondo
En los primeros circuitos integrados, el impacto del cableado era insignificante y los cables no se consideraban elementos eléctricos del circuito. Sin embargo, por debajo de la tecnología de 0,5 micrómetros , la resistencia del nodo y la capacitancia de las interconexiones comenzaron a tener un impacto significativo en el rendimiento del circuito. [1] Con las tecnologías de proceso cada vez más reducidas , los efectos de inductancia de las interconexiones también se volvieron importantes.
Los principales efectos de parásitos de interconexión incluyen: retardo de la señal , ruido de la señal , gota IR (componente resistiva de la tensión) .
Extracción de capacitancia de interconexión
La capacitancia de interconexión se calcula proporcionando a la herramienta de extracción la siguiente información: el diseño de la vista superior del diseño en forma de polígonos de entrada en un conjunto de capas; un mapeo a un conjunto de dispositivos y pines (de una ejecución Diseño versus esquema ), y una comprensión transversal de estas capas. Esta información se utiliza para crear un conjunto de cables de diseño que tienen condensadores agregados donde lo indican los polígonos de entrada y la estructura de la sección transversal. La lista de redes de salida contiene el mismo conjunto de redes de entrada que la lista de redes de diseño de entrada y agrega dispositivos capacitores parásitos entre estas redes.
Extracción de resistencia de interconexión
La resistencia de interconexión se calcula proporcionando a la herramienta de extracción la siguiente información: el diseño de la vista superior del diseño en forma de polígonos de entrada en un conjunto de capas; un mapeo a un conjunto de dispositivos y pines (de una ejecución Diseño versus esquema ), y una comprensión transversal de estas capas, incluida la resistividad de las capas. Esta información se utiliza para crear un conjunto de subcables de diseño que tienen resistencia adicional entre varias subpartes de los cables. La capacitancia de interconexión anterior se divide y comparte entre los subnodos de manera proporcional. Tenga en cuenta que, a diferencia de la capacitancia de interconexión, la resistencia de interconexión necesita agregar subnodos entre los elementos del circuito para colocar estas resistencias parásitas. Esto puede aumentar en gran medida el tamaño de la lista de red de salida extraída y puede causar problemas de simulación adicionales.
Extracción de inductancia de interconexión
Herramientas y proveedores
Las herramientas se clasifican en las siguientes categorías generales.
- Los solucionadores de campo proporcionan soluciones físicamente precisas. Calculan parámetros electromagnéticos resolviendo directamente las ecuaciones de Maxwell . Debido a la alta carga de cálculo, solo son aplicables a diseños muy pequeños o a partes de los diseños.
- Las soluciones aproximadas con técnicas de coincidencia de patrones son el único enfoque factible para extraer parásitos para diseños de circuitos integrados modernos completos.
Extractor ANSYS Q3D
ANSYS Q3D Extractor utiliza el método de momentos (ecuaciones integrales) y FEM para calcular matrices capacitivas, de conductancia, inductancia y resistencia. Utiliza el método multipolar rápido (FMM) para acelerar la solución de las ecuaciones integrales. Las salidas del solucionador incluyen distribuciones de corriente y voltaje, matrices CG y RL. [2] [3]
FastCap, FastHenry
FastCap y FastHenry, del MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts) son dos herramientas de extracción de parásitos gratuitas para capacitancia, inductancia y resistencia. Citado en muchos artículos científicos, se consideran referencias de oro en su campo. El código fuente, así como las versiones binarias de Windows con visor y editor están disponibles gratuitamente en FastFieldSolvers . [4] [5]
FasterCap
FasterCap, de FastFieldSolvers , es un solucionador de campo de capacitancia de código abierto y gratuito, disponible para sistemas operativos Windows y Linux, capaz de simular estructuras conductoras integradas en medios dieléctricos de permitividad complejos constantes por partes, capacidad de refinamiento automático de malla y entrada / salida del núcleo motor de resolución de núcleo.
StarRC
StarRC de Synopsys (anteriormente de Avanti ) es una herramienta extractora de parásitos universal aplicable para una gama completa de diseños electrónicos. [6]
Quantus
Quantus de Cadence es una herramienta de extracción de parásitos para diseños digitales y analógicos, y se debe realizar una verificación de extracción de parásitos para preparar el diseño para la verificación posterior al diseño. [7]
QuickCap
QuickCap NX de Synopsys es una herramienta de extracción de parásitos para diseños digitales y analógicos. [8] Se basó en QuickCap desarrollado por Ralph Iverson de Random Logic Corporation, que fue adquirida por Magma y Synopsys.
Calibre xACT3D
Calibre xACT3D de Mentor Graphics es una herramienta de extracción de parásitos para diseños digitales y analógicos. [9] Se basó en PexRC desarrollado por Wangqi Qiu y Weiping Shi de Pextra Corporation, que fue adquirida por Mentor.
CapExt
CapExt de CapExt AS es una herramienta de extracción de parásitos para extraer capacitancia de PCB basada en archivos Gerber. [10]
SENTIDO de escala de campo
Fieldscale SENSE de Fieldscale es una herramienta de extracción de parásitos para extraer capacitancia, resistencia y todo el circuito RC equivalente en un formato de lista de redes de sensores táctiles capacitivos basados en archivos dxf y gerber. [11]
Ver también
Referencias
- ^ "Modificación automática de diseño", por Michael Reinhardt, p. 120
- ^ Grupo de creación de prototipos computacionales del MIT
- ^ Extractor ANSYS Q3D
- ^ Grupo de creación de prototipos computacionales del MIT
- ^ FastFieldSolvers
- ^ StarRC
- ^ Solución de extracción Quantus QRC
- ^ QuickCap
- ^ Calibre xACT3D
- ^ CapExt
- ^ Escala de campo