Herramienta para el modelado automático de transistores MOSFET en tecnologías submicrométricas con funciones compatibles con programación geométrica (2022)
La microelectrónica ha tenido un crecimiento importante en los últimos años y presenta tendencias de incluir dentro de un circuito integrado CI o en un microchip circuitos electrónicos de alta complejidad que incluye tanto circuitos digitales como circuitos analógicos en una estructura compacta de pequeñas dimensiones sobre un material semiconductor. Sin embargo, el diseño de circuitos analógicos representa el asunto crítico de diseño del CI por su nivel de complejidad. La programación geométrica es un tipo de optimización matemática que a través de transformaciones de variables puede ser descrito como un problema de optimización convexa. Diversos trabajos han demostrado que el diseño de bloques circuitales analógicos puede ser descrito como un problema de programación geométrica y, por tanto, el problema de diseño puede ser resuelto en cuestión de segundos y con la solución óptima global. Uno de los principales inconvenientes de la metodología es que los modelos industriales usados para describir el comportamiento de los transistores no son compatibles con la forma estándar de un programa geométrico. Es por esto, que en el presente proyecto se diseña una herramienta para el modelado de transistores MOS utilizando expresiones aptas para programación geométrica con el fin de automatizar, optimizar y mejorar activamente el proceso de diseño de circuitos integrados y con ello, representar con precisión el comportamiento del principal elemento activos que lo compone: el transistor MOS. Con la generación de los modelos aptos para programación geométrica que genera la herramienta, lo cuales, presentan errores menores al 10% en sus modelos más completos, el diseñador logra reducir considerablemente el tiempo de diseño, además de obtener una mejor calidad en el mismo dado que si los elementos activos de lo que se compone un circuito integrado poseen buenas aproximaciones en sus modelos, el diseño global mejora notablemente. Finalmente, al ser modelos compatibles con programación geométrica, pueden ser utilizados dentro de un PG, que permita obtener el óptimo global de un circuito en menos de 30 segundos. Este proyecto estudia las etapas para la generación de modelos aptos para programación geométrica para los parámetros de comportamiento de un transistor, analiza su grado de aproximación y utiliza los modelos obtenidos en un diseño de amplificador operacional de dos etapas con el fin de evidenciar la utilidad de los mismos.