NGSpice анализ Монте-Марло, как передать параметры в подсхему?

Question

NGSpice анализ Монте-Марло, как передать параметры в подсхему?

Вопрос:

Как передать измененные параметры модели устройства (такие как W, L, Tox) в подсхему во время цикла итераций Монте-Карло?

Версия инструмента:

[boris@E7440 inverter]$ ngspice -v
ngspice compiled from ngspice revision 23
Written originally by Berkeley University
Currently maintained by the NGSpice Project

Copyright (C) 1985-1996,  The Regents of the University of California
Copyright (C) 1999-2008,  The NGSpice Project
[boris@E7440 inverter]$ uname -a
Linux E7440.DELL 4.4.13-200.fc22.x86_64 #1 SMP Wed Jun 8 15:59:40 UTC 2016 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
[boris@E7440 inverter]$

Прецедент:

Вот небольшой отдельный тестовый пример, который демонстрирует проблему; выполнение анализа Монте-Карло на простом затворе инвертора путем изменения ширины и длины транзисторного канала.

SPICE3 file

.GLOBAL VDD VBP
V0DD VDD 0 1.1
V0BP VBP 0 1.1
.GLOBAL VSS VBN
V0SS VSS 0 0.0
V0BN VBN 0 0.0

X1 VDD VSS VBP VBN X A INV1

V1 A 0 DC 0 PWL( 2501.80p 1.10 2503.02p 1.10 2504.24p 1.10 2505.46p 1.10 2506.68p 1.10 2507.90p 1.09 2509.12p 1.09 2510.34p 1.09 2511.56p 1.09 2512.78p 1.08 2514.00p 1.07 2515.22p 1.06 2516.44p 1.05 2517.66p 1.03 2518.88p 1.01 2520.10p 0.98 2521.32p 0.94 2522.54p 0.88 2523.76p 0.79 2524.98p 0.67 2526.20p 0.55 2527.42p 0.43 2528.64p 0.31 2529.86p 0.22 2531.08p 0.16 2532.30p 0.12 2533.52p 0.09 2534.74p 0.07 2535.96p 0.05 2537.18p 0.04 2538.40p 0.03 2539.62p 0.02 2540.84p 0.01 2542.06p 0.01 2543.28p 0.01 2544.50p 0.01 2545.72p 0.00 2546.94p 0.00 2548.16p 0.00 2549.38p 0.00 2550.60p 0.00 )
C1 X 0 12.3f

.OPTIONS NOACCT

.control
    save A X
    let mc_runs = 25
    let run = 0
    set curplot = new
    set plot_out = $curplot

    define unif(nom, var) (nom + (nom*var) * sunif(0))
    define aunif(nom, avar) (nom + avar * sunif(0))
    define gauss(nom, var, sig) (nom + (nom*var)/sig * sgauss(0))
    define agauss(nom, avar, sig) (nom + avar/sig * sgauss(0))

    dowhile run <= mc_runs
        alter @M1[W] = gauss(0.72u, 0.1, 3)
        alter @M1[L] = gauss(0.18u, 0.1, 3)
        alter @M2[W] = gauss(0.36u, 0.1, 3)
        alter @M2[L] = gauss(0.18u, 0.1, 3)

        tran 3p 3n 2n

        set run ="$&run"
        print run

        linearize A X
        set plot_tmp = $curplot
        setplot $plot_out
        if run=0
            let time={$plot_tmp}.time
            let vin={$plot_tmp}.A
        end
        let vout{$run}={$plot_tmp}.X
        setplot $plot_tmp
        let run = run + 1
    end
    plot {$plot_out}.allv
.endc

.END

.MODEL NFET NMOS(LEVEL=14 VERSION=4.6.5)
.MODEL PFET PMOS(LEVEL=14 VERSION=4.6.5)

.SUBCKT INV1 VDD VSS VBP VBN X A
M1 X A VDD VBP pfet W=0.72u L=0.18u AD=3.6p PD=2.34p AS=3.6p PS=2.34p
M2 X A VSS VBN nfet W=0.36u L=0.18u AD=1.8p PD=1.62p AS=1.8p PS=1.62p
.ENDS

Выход SPICE следующий:

[boris@E7440 inverter]$ ngspice simulate_mc2.sp
******
** ngspice-23 : Circuit level simulation program
** The U. C. Berkeley CAD Group
** Copyright 1985-1994, Regents of the University of California.
** Please get your ngspice manual from http://ngspice.sourceforge.net/docs.html
** Please file your bug-reports at http://ngspice.sourceforge.net/bugrep.html
** Creation Date: Tue Jul  8 03:06:23 UTC 2014
******

Circuit: simulation file

Error: no such device or model name m1
Error: no such device or model name m1
Error: no such device or model name m2
Error: no such device or model name m2
Doing analysis at TEMP = 27.000000 and TNOM = 27.000000

OpenMP: 2 threads are requested in BSIM4
%100.00

No. of Data Rows : 501
run = 0.000000e+00
Error: no such device or model name m1
Error: no such device or model name m1
Error: no such device or model name m2
Error: no such device or model name m2
Doing analysis at TEMP = 27.000000 and TNOM = 27.000000

OpenMP: 2 threads are requested in BSIM4
%100.00

No. of Data Rows : 501
run = 1.000000e+00
Error: no such device or model name m1
Error: no such device or model name m1
Error: no such device or model name m2
Error: no such device or model name m2
Doing analysis at TEMP = 27.000000 and TNOM = 27.000000

OpenMP: 2 threads are requested in BSIM4
%100.00

No. of Data Rows : 501
run = 2.000000e+00
Error: no such device or model name m1
Error: no such device or model name m1
Error: no such device or model name m2
Error: no such device or model name m2
Doing analysis at TEMP = 27.000000 and TNOM = 27.000000

OpenMP: 2 threads are requested in BSIM4
%100.00nce value :  2.55551e-09

No. of Data Rows : 501
run = 3.000000e+00

Очевидно, что что-то идет не так с передачей параметров в подсхему. Я также попробовал следующие варианты синтаксиса:

alter X1.@M1[W] = gauss(0.72u, 0.1, 3)
alter X1:@M1[W] = gauss(0.72u, 0.1, 3)
alter X1/@M1[W] = gauss(0.72u, 0.1, 3)
alter @X1.M1[W] = gauss(0.72u, 0.1, 3)
alter @X1:M1[W] = gauss(0.72u, 0.1, 3)
alter @X1/M1[W] = gauss(0.72u, 0.1, 3)
alter @X1.@M1[W] = gauss(0.72u, 0.1, 3)
alter @X1:@M1[W] = gauss(0.72u, 0.1, 3)
alter @X1/@M1[W] = gauss(0.72u, 0.1, 3)
alter @X1[M1[W]] = gauss(0.72u, 0.1, 3)
alter @X1(M1[W]) = gauss(0.72u, 0.1, 3)
alter @X1{M1[W]} = gauss(0.72u, 0.1, 3)

Ничего не работает...

Кстати, когда я перемещаю содержимое подсхемы в основной список соединений, симуляция работает нормально...

Пример:

SPICE3 file

.GLOBAL VDD VBP
V0DD VDD 0 1.1
V0BP VBP 0 1.1
.GLOBAL VSS VBN
V0SS VSS 0 0.0
V0BN VBN 0 0.0

M1 X A VDD VBP pfet W=0.72u L=0.18u AD=3.6p PD=2.34p AS=3.6p PS=2.34p
M2 X A VSS VBN nfet W=0.36u L=0.18u AD=1.8p PD=1.62p AS=1.8p PS=1.62p

V1 A 0 DC 0 PWL( 2501.80p 1.10 2503.02p 1.10 2504.24p 1.10 2505.46p 1.10 2506.68p 1.10 2507.90p 1.09 2509.12p 1.09 2510.34p 1.09 2511.56p 1.09 2512.78p 1.08 2514.00p 1.07 2515.22p 1.06 2516.44p 1.05 2517.66p 1.03 2518.88p 1.01 2520.10p 0.98 2521.32p 0.94 2522.54p 0.88 2523.76p 0.79 2524.98p 0.67 2526.20p 0.55 2527.42p 0.43 2528.64p 0.31 2529.86p 0.22 2531.08p 0.16 2532.30p 0.12 2533.52p 0.09 2534.74p 0.07 2535.96p 0.05 2537.18p 0.04 2538.40p 0.03 2539.62p 0.02 2540.84p 0.01 2542.06p 0.01 2543.28p 0.01 2544.50p 0.01 2545.72p 0.00 2546.94p 0.00 2548.16p 0.00 2549.38p 0.00 2550.60p 0.00 )
C1 X 0 12.3f

.OPTIONS NOACCT

.control
    save A X
    let mc_runs = 5
    let run = 0
    set curplot = new
    set plot_out = $curplot

    define unif(nom, var) (nom + (nom*var) * sunif(0))
    define aunif(nom, avar) (nom + avar * sunif(0))
    define gauss(nom, var, sig) (nom + (nom*var)/sig * sgauss(0))
    define agauss(nom, avar, sig) (nom + avar/sig * sgauss(0))

    dowhile run <= mc_runs
        alter @M1[W] = gauss(0.72u, 0.1, 3)
        alter @M1[L] = gauss(0.18u, 0.1, 3)
        alter @M2[W] = gauss(0.36u, 0.1, 3)
        alter @M2[L] = gauss(0.18u, 0.1, 3)

        tran 3p 3n 2n

        set run ="$&run"
        print run

        linearize A X
        set plot_tmp = $curplot
        setplot $plot_out
        if run=0
            let time={$plot_tmp}.time
            let vin={$plot_tmp}.A
        end
        let vout{$run}={$plot_tmp}.X
        setplot $plot_tmp
        let run = run + 1
    end
    plot {$plot_out}.allv
.endc

.END

.MODEL NFET NMOS(LEVEL=14 VERSION=4.6.5)
.MODEL PFET PMOS(LEVEL=14 VERSION=4.6.5)

Результат:

[boris@E7440 inverter]$ ngspice simulate_mc1.sp
******
** ngspice-23 : Circuit level simulation program
** The U. C. Berkeley CAD Group
** Copyright 1985-1994, Regents of the University of California.
** Please get your ngspice manual from http://ngspice.sourceforge.net/docs.html
** Please file your bug-reports at http://ngspice.sourceforge.net/bugrep.html
** Creation Date: Tue Jul  8 03:06:23 UTC 2014
******

Circuit: simulation file

Doing analysis at TEMP = 27.000000 and TNOM = 27.000000

OpenMP: 2 threads are requested in BSIM4
%100.00

No. of Data Rows : 501
run = 0.000000e+00
Doing analysis at TEMP = 27.000000 and TNOM = 27.000000

OpenMP: 2 threads are requested in BSIM4
%100.00

No. of Data Rows : 501
run = 1.000000e+00
Doing analysis at TEMP = 27.000000 and TNOM = 27.000000

OpenMP: 2 threads are requested in BSIM4
%100.00

No. of Data Rows : 501
run = 2.000000e+00
Doing analysis at TEMP = 27.000000 and TNOM = 27.000000

OpenMP: 2 threads are requested in BSIM4
%100.00nce value :  2.52249e-09

No. of Data Rows : 501
run = 3.000000e+00

Однако это не практическое решение. Я также хотел бы смоделировать другие ячейки, но копирование вставки содержимого различных подсхем в основной список соединений является громоздким и подверженным ошибкам.

1

simulation montecarlo digital-design

Источник

user3289890 12 июл '16 в 13:49

1 ответ

Решение

Другие вопросы по тегам simulation montecarlo digital-design

user6805634 07 сен '16 в 16:11 2016-09-07 16:11 · Accepted Answer · 2016-09-07 16:11

Могу ли я порекомендовать форумы ngspice для размещения такого вопроса? Гораздо более быстрый ответ был бы доступен, не просто так, как здесь.

После интерактивного запуска входного файла дайте команду 'раскрывающегося списка', и вы увидите, как выглядит структура схемы после расширения подсхемы.

m1 стал m.x1.m1, m2 стал m.x1.m2. Команда alter действует на расширенную цепь. Следовательно, заменив m1 на m.x1.m1 и m2 на m.x1.m2 в операторах alter, вы получите подходящий результат.

Holger