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기생 성분 추출 (PEX)란 무엇인가요?

Synopsys 편집부

2020년 9월 17일 / 읽는 데 3분

정의

전자 설계 자동화(EDA) 분야에서, 기생 효과 분석( 기생 성분 추출 , PEX)이란 설계된 소자와 전자 회로의 필수 배선 상호 연결부 모두에서 발생하는 기생 효과, 즉 기생 정전용량, 기생 저항 및 기생 인덕턴스를 계산하는 것을 말하며, 이를 일반적으로 기생 소자, 기생 부품 또는 간단히 기생 요소라고 부릅니다.

기생 성분 추출 의 주요 목적은 회로의 정확한 아날로그 모델을 생성하여, 상세한 시뮬레이션을 통해 실제 디지털 및 아날로그 회로의 응답을 재현하는 데 있습니다. 디지털 회로의 응답은 다음과 같은 신호 지연 및 부하 계산용 데이터베이스를 구축하는 데 자주 사용됩니다. 

아날로그 회로는 종종 정교한 테스트 벤치에서 구동되어, 추가로 추출된 기생 성분들이 있어도 설계된 회로가 여전히 정상적으로 작동할 수 있는지 확인합니다.

기생 성분 추출 그림 1  | Synopsys
기생 성분 추출 그림 2  | Synopsys

기생성 손실의 다양한 범주

일반적인 반도체 다이 에서는 기생 요소를 다음 3가지 범주로 분류할 수 있습니다:

  1. 선단 공정(FEOL):반도체 소자와 관련된 기생 요소.
  2. 라인 중간부(MEOL):반도체 소자의 접점과 관련된 기생 요소.
  3. 백엔드 오브 라인(BEOL):상호 연결 층과 관련된 기생 요소.

기생 성분 추출 는 어떻게 작동하나요?

기생 성분 추출 에 사용할 수 있는 엔진에는 두 가지 유형이 있습니다:

필드 솔버 기반

이 방법에서 PEX 엔진은 맥스웰 방정식을 풀어 기생 R, C, L 또는 K를 계산합니다. 이 방법을 3D 추출이라고 합니다. 이 방법은 규칙 기반 방법보다 정확도가 높지만, 더 많은 처리 능력이 필요하며 풀칩 추출에는 사용되지 않습니다. 필드 솔버 범주 내에서는 유한 요소법이나 랜덤 워크 알고리즘이 사용될 수 있으며, 처리 시간과 정확도 간의 상충 관계가 존재하는데, 유한 요소법이 더 높은 정확도를 제공합니다.

기생 성분 추출 그림 3  | Synopsys

규칙 기반

이 방법에서 PEX 엔진은 조회 테이블을 사용하여 기생 저항(R) 또는 기생 커패시턴스(C)를 계산합니다. 이 방법을 2D 또는 2.5D 추출이라고 합니다. 이 방법은 풀칩 추출을 지원할 수 있습니다.

기생 성분 추출 그림 4  | Synopsys

기생 성분 추출 그리고 Synopsys

Synopsys 디지털 및 맞춤형 디자인 환경 모두를 위한 ‘ 기생 성분 추출 ’ 솔루션을 제공합니다:

  • StarRC™솔루션은 EDA 업계에서 기생 성분 추출 의 표준으로 인정받고 있습니다. Synopsys Design Platform의 핵심 구성 요소로서, SoC, 커스텀 디지털, 아날로그/혼합 신호, 메모리 IC 및 3D-IC 설계를 위한 실리콘 수준의 정확도를 갖춘 고성능 추출 솔루션을 제공합니다. StarRC 은 16nm, 14nm, 10nm, 7nm, 5nm 및 그 이상의 FinFET 기술을 포함한 첨단 공정 기술에 대한 물리적 효과 모델링을 제공합니다. 이 솔루션은 업계 표준 디지털 및 커스텀 구현 시스템, 타이밍( 신호 무결성), 전력, 물리적 검증( 회로 시뮬레이션 ) 흐름은 물론 디버깅 기능과 원활하게 통합되어, 타의 추종을 불허하는 사용 편의성과 생산성을 제공함으로써 설계 완료 및 사인오프 검증을 가속화합니다. StarRC 에는 내장형 필드 솔버인 Rapid3D™가 포함되어 있어, 참조 용도로 사용되거나 더 높은 정확도의 측정값을 제공할 수 있습니다. 2.5D 및 3D-IC 추출 기능도 StarRC 에서 지원됩니다.
  • QuickCap NX NX는 고정밀 3D 필드 솔버를 기반으로 한 최고의 추출 참조 도구로, 첨단 14nm FinFET 및 그 이상의 공정 기술에 매우 적합합니다. 내장된 3D 디바이스 시각화 기능을 통해 공정 탐색에 이상적입니다. 고정밀 추출, 규칙 기반 추출기를 위한 참조 도구, 표준 셀 특성 분석, 메모리 셀 특성 분석 및 PDK 품질 향상은 QuickCap NX가 제공하는 주요 응용 분야 중 일부입니다.
  • Raphael 이 도구는 소형 셀의 다단계 상호 연결 구조에서 온칩 기생 특성을 최적화하기 위한, 2D 및 3D 저항, 정전용량, 인덕턴스 추출 분야의 표준으로 인정받고 있습니다. 기준 필드 솔버인 Raphael 는 업계에서 가장 정확한 기생 모델을 제공합니다. 주요 파운드리 업체들의 신뢰를 받고 있는 Raphael 에서 생성된 상호 연결 기생 특성은 해당 업체들의 설계 참조 가이드에 포함되어 있습니다.

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