Zuverlässigkeit digitaler Schaltungen unter Einfluss von intrinsischem Rauschen

Abstract. Die kontinuierlich fortschreitende Miniaturisierung in integrierten Schaltungen führt zu einem Anstieg des intrinsischen Rauschens. Um den Einfluss von intrinsischem Rauschen auf die Zuverlässigkeit zukünftiger digitaler Schaltungen analysieren zu können, werden Methoden benötigt, die auf CAD-Verfahren wie Analogsimulation statt auf abschätzenden Berechnungen beruhen. Dieser Beitrag stellt eine neue Methode vor, die den Einfluss von intrinsischem Rauschen in digitalen Schaltungen für eine gegebene Prozesstechnologie analysieren kann. Die Amplituden von thermischen, 1/f und Schrotrauschen werden mit Hilfe eines SPICE Simulators bestimmt. Anschließend wird der Einfluss des Rauschens auf die Schaltungszuverlässigkeit durch Simulation analysiert.

Zusätzlich zur Analyse werden Möglichkeiten aufgezeigt, wie die durch Rauschen hervorgerufenen Effekte im Schaltungsentwurf mit berücksichtigt werden können. Im Gegensatz zum Stand der Technik kann die vorgestellte Methode auf beliebige Logikimplementierungen und Prozesstechnologien angewendet werden. Zusätzlich wird gezeigt, dass bisherige Ansätze den Einfluss von Rauschen bis um das Vierfache überschätzen.