Modélisation des dispersions des performances des cellules analogiques intégrées en fonction des dispersions du processus de fabrication

par Yoan Dupret

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Richard Kielbasa.


  • Résumé

    A la sortie d'une chaîne de fabrication de circuits intégrés, les performances des circuits présentent des dispersions. Ces dispersions sont dues aux dispersions du processus de fabrication. La miniaturisation que connait la microélectronique a tendance à amplifier ce phénomène. Lorsque les performances des circuits intégrés sont trop dispersées, une certaine proportion des circuits fabriqués ne satisfait pas les spécifications définies dans le cahier des charges. Par conséquent, le rendement de fabrication ne vaut pas 100%. Il est donc nécessaire, lors de la conception des circuits, d'anticiper les effets des dispersions du processus de fabrication. Classiquement, les dispersions des performances des circuits intégrés sont évaluées par des méthodes de Monte Carlo par simulation. Une alternative est l'utilisation de méthodes de Monte Carlo par approximations des performances. Ce travail de thèse fait l'état de l'art des méthodes d'approximation des performances et en présente les faiblesses. Celles-ci sont principalement dues à l'utilisation de l'analyse en composantes principales (ACP). Pour palier ces problèmes, l'étude propose l'utilisation des techniques d'analyse en composantes indépendantes (ACI) et de régression des moindres carrés partiels (PLS). Ces méthodes sont exposées puis appliquées dans un premier temps à la modélisation du rendement à partir des données récoltées en ligne de fabrication. L'étude, menée sur un cas concret, a permis une amélioration significative du rendement de fabrication. Enfin, une méthodologie de modélisation hiérarchique des performances des circuits analogiques est proposée. Elle est appliquée sur un filtre actif du premier ordre, constitué d'amplificateurs à transconductance (OTA). Dans un premier temps, un modèle statistique de MOS EKV est établi à partir d'un grand nombre de mesures sur tranche. L'ACP et l'ACI sont comparées pour établir le modèle. Le modèle à base d'ACI est retenu. Il permet de conserver les corrélations non-linéaires entre les paramètres et offre une meilleure interprétabilité. Ce modèle est utilisé pour décrire les performances de l'amplificateur à transconductance. Ceci permet d'établir les distributions des performances de l'OTA avec un temps de calcul très largement inférieur à celui nécessaire à une simulation de Monte Carlo classique. Enfin, les performances du filtre sont modélisées au moyen d'une régression PLS. Le gain en terme de temps de calcul est encore une fois appréciable.

  • Titre traduit

    Modeling of the dispersions of the performances of integrated analog cells according to process dispersions


  • Résumé

    Résumé anglais

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Informations

  • Détails : 1 vol. (164 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 141-149

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2005)106
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