Monte Carlo 仿真与 TSMC PDK model section

核心模型：一个公式分清三类变化

Spectre 的 ADE Monte Carlo Variation 即按此划分：

Model section 速查表

各 section 逐个解读

localmconly ≈ TT + local MC

工艺中心保持 TT，只模拟器件间 mismatch。回答："nominal 工艺下，本应相同的两个器件会差多少？"

适合：差分对 input offset、current mirror mismatch、bandgap ΔVBE / resistor-ratio、comparator offset、SRAM read/write margin、DAC unit-element、sense amplifier mismatch。

⚠️ 注意：MC 的 Mismatch 只描述随机 local variation，不含 layout gradient、WPE、LOD、不对称走线等系统性失配。

ttg_localmc = TT 固定 corner + local MC

物理上与 localmconly 很接近（同为 TT 中心 + local MC），区别在命名逻辑：显式声明 global 锁死在 TT，同一轮 MC 内 global 不会在 SS↔TT↔FF 之间漂移。

回答："典型工艺 TT 下，我的 offset σ 是多少？"（如 comparator：TT nominal 时 $V_{OS}=0$，TT+local MC 后 $\sigma (V_{OS})=3.2\mathrm{mV}$）

ssg_localmc = SS 固定 corner + local MC

与 ttg_localmc 唯一区别：global center 换成 SS。同一轮 MC 里整个电路处于 SS 工艺背景，再叠加各器件随机 mismatch。

回答："到了 SS 工艺以后再叠加 mismatch，会不会出问题？"——与 ttg 是两个不同的问题。mismatch 本身的统计特性变化未必大，但电路对 mismatch 的灵敏度会变（如 SS 下 $g_m\downarrow$ 导致 $\partial V_{OS}/\partial V_{TH}$ 改变），可能出现 TT+MC pass 而 SS+MC fail（如 $\sigma V_{OS}$ 从 2.5mV 升到 4.1mV）。

fsg / sfg_tr_tc_localmc = FS / SF skew corner + local MC

FS/SF 是 N/P 两类 MOS 一快一慢的 skew corner（本 PDK 中第一位对应 NFET 还是 PFET，以 model guide 为准）。N/P strength ratio（${\beta }_n/{\beta }_p$）改变对以下电路影响显著：

• inverter switching threshold、level shifter、latch
• SRAM、comparator、sense amplifier
• cross-coupled structure、digital timing

FS 与 SF 必须成对看：例如 FS 最差 read、SF 最差 write（或相反），不能只凭 TT 的 MC 判断。

globalmc_localmc = 完整模型

每次 MC 先随机抽这颗"虚拟 die"的 global process（偏 slow / 偏 fast / 接近 typical），再叠加各器件 local 随机，对应 ADE 的 All。

回答："从生产统计角度，global process + mismatch 同时存在时，spec 分布 / yield 是多少？"

tr_tc 是什么

top_sf_tr_tc、top_fsg_tr_tc_localmc 中的 tr / tc 不是 MOS corner，大概率是 passive corner 的独立指定（typical resistor / typical capacitor）。结构应理解为：

FS global MOS corner + 指定 R corner(tr) + 指定 C corner(tc) + local mismatch MC

而不是四种 Monte Carlo 同时叠加。

ADE Variation 与 model section 的组合（易踩坑）

foundry model section 自己决定哪些 variation 真正启用：

• 选了 ttg_localmc，global 已固定为 TT，即使 ADE 中选 Process / All，最终行为仍受 section 定义约束；
• 有些 foundry model 要求特定的 All 设置，最终以该 PDK 的 Monte Carlo guide 为准。

Corner ≠ Monte Carlo（signoff 思路）

推荐流程（不要只跑 globalmc_localmc 替代 corner）：

PVT corners
   ↓ 找出 worst corners
worst corner + local MC（ssg / fsg / sfg_localmc）
   ↓
global + local MC（统计 / yield）

一句话记忆版

localmconly        = TT + 器件随机失配
ttg_localmc        = TT 固定 corner + 器件随机失配
ssg_localmc        = SS 固定 corner + 器件随机失配
fsg_tr_tc_localmc  = FS 固定 corner + 指定 R/C corner + 器件随机失配
sfg_tr_tc_localmc  = SF 固定 corner + 指定 R/C corner + 器件随机失配
globalmc_localmc   = global process 随机 + 器件 local 随机

参考

• Cadence Community: Monte Carlo Simulation Global+Local vs Local and Process vs Mismatch
• EDAboard: Process corner of Resistor and capacitor
• Cadence: Accelerating Monte Carlo Analysis at Advanced Nodes

相关笔记

• Virtuoso ADE Parameter
• Virtuoso中使用leafValue提取Sweep结果
• Virtuoso计算器中调用当前仿真温度
• AC仿真和STB仿真