X-FAB

Monte-Carlo-Simulation liefert stabilere Designs für Analog/Mixed-Signal-Schaltungen

19.02.2007 | Redakteur: Gerd Kucera

Thomas Ramsch, X-Fab: „Die jetzt erfolgte Integration der Monte-Carlo-Simulation in unseren modularen Fertigungsprozesse liefert entscheidende Vorteile.“
Thomas Ramsch, X-Fab: „Die jetzt erfolgte Integration der Monte-Carlo-Simulation in unseren modularen Fertigungsprozesse liefert entscheidende Vorteile.“

Die jetzt erfolgte Integration der Monte-Carlo-Simulation in den modularen Wafer-Fertigungsprozess von X-Fab hilft entscheidend bei der statistischen Modellierung von Analog/Mixed-Signal-Schaltungen. Schaltkreisoptimierungen mit statistischen und Worst-Case-Szenarien haben nun stabilere Designs und eine höhere Fertigungsausbeute zur Folge.

Nach eigenen Angaben ist die X-FAB-Gruppe (X-FAB Silicon Foundries) die industrieweit führende Analog/Mixed-Signal-Foundry. Weltweit produzieren rund 2400 Mitarbeiter im Kundenauftrag monatlich etwa 54.000 Siliziumwafer (8-Zoll-äquivalente Waferstarts) in den Fertigungsstätten Deutschland (Erfurt), Grossbritannien (Plymouth), Texas/USA (Lubbock) und Malaysia (Kuching). Zur Herstellung ihrer Wafer nutzen X-Fab-Anwender die modularen CMOS- und BiCMOS-Prozesse der Erfurter mit Strukturbreiten von 1,0 bis 0,13 µm. Hauptabnehmer der Chips sind Firmen der Automotive-, Kommunikations-, Konsumgüter- und Industrie-Branche.

Statistische Modelle liefern stabilere Designs

Mit der heute eingeführten statistischen Modellierung mittels Monte-Carlo-Simulation komplettieren die Erfurter ihr Simulationsangebot für 0,6- und 0,35-µm-Analog/Mixed-Signal-Prozesse. Entwickler sind jetzt flexibler denn je, wenn es darum geht, alle Variationen bei der Entwicklung und Fertigung von Analog/Mixed-Signal-Schaltungen zu berücksichtigen.

Statistische Modelle tragen dazu bei, Designs stabiler gegenüber Schwankungen hinsichtlich Temperatur, Betriebsspannung und Prozessparameter zu machen. „Mit der Monte-Carlo-Analyse lassen sich Matching- und Prozesstoleranzen in integrierten Schaltungen simulieren, um Lösungen für spezielle Designprobleme zu finden“, konstatiert Thomas Ramsch, Director Design Support bei X-FAB in Erfurt, „diese Simulationsmethode erzeugt basierend auf vordefinierten Verteilungsstrukturen für bestimmte Designparameter entsprechende Zufallswerte. Simulationen, die statistische und Worst-Case-Szenarien einbeziehen, führen dann zu optimierten Analog/Mixed-Signal-Designs.“

Monte-Carlo-Methode für scheinbar analytisch unlösbare Probleme

Die Monte-Carlo-Simulation ist ein Verfahren der Stochastik (analytische Methode der Wahrscheinlichkeitsrechnung), der häufig durchgeführte Zufallsexperimente als Basis dient. Aufgrund der Ergebnisse wird über die Wahrscheinlichkeitsrechnung versucht, analytisch unlösbare Probleme im mathematischen Kontext numererisch zu lösen. Entstanden ist die Monte Carlo-Methode in den 40er Jahren , um die Wechselwirkung von Neutronen mit Materie theoretisch vorherzusagen. Die Bezeichnung ist eine Anspielung auf das bekannte Spieler-Eldorado, weil die Grundlage des Verfahrens Zufallszahlen sind. Die Monte-Carlo-Methode gehört heute zu den wichtigsten Verfahren, die sich für viele naturwissenschaftliche, technische und medizinische Probleme mit großem Erfolg nutzen lassen. Angewandt wird die Bezeichnung auf alle Verfahren, in denen Zufallszahlen in der Kalkulation eine entscheidende Rolle spielen.

Stabilere Designs und schnellere Markteinführung

Mit der Kombination aus Prüfung des optimalen Arbeitsbereiches sowie der parasitären und der statistischen Modellierung, die X-FAB erstmals bietet, sind Entwickler nunmehr in der Lage, die Optimierung und Ausrichtung ihrer Designs einfacher durchzuführen.

Ramsch: „Die Entwicklung von Analog-/Mixed-Signal-Schaltungen ist kompliziert und erfordert daher sehr viel Erfahrung. Jetzt können wir den Entwicklern volle Unterstützung bei ihrer statistischen Analyse bieten, sodass Anforderungen der Analog- und Mixed-Signal-Simulation effektiver erfüllt werden. Das Ergebnis sind stabilere Lösungen nebst schnellerer Marktreife der Designs.“

X-Fab, Tel. +49(0)361 4276000

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