Análise de jitter causado pelo Random Telegraph Noise em um oscilador em anel

Abstract

Random Telegraph Noise (RTN) é uma relevante fonte de variabilidade em circuitos integrados e um problema crescente devido ao scaling dos dispositivos. Jitter é uma de suas consequências; além disso, é um importante parâmetro para a medida de desempe nho de componentes eletrônicos e de sistemas. Neste trabalho, a relação entre o Random Telegraph Noise e diferentes conceitos de jitter é estudada. Primeiramente, foi realizada uma análise do atraso de propagação do sinal de um inversor CMOS gerado pelo ruído. Depois, os conceitos absolute, period e cycle-to-cycle jitters são avaliados em um oscila dor em anel de cinco estágios. Todos os dados foram gerados, usando a técnica de Monte Carlo, com um simulador SPICE modificado para representar o Random Telegraph Noise. Os resultados evidenciaram diversas diferenças entre as relações dos conceitos de jitter aplicados e parâmetros do ruído, o que possibilitou uma análise sobre medidas de variabi lidade de desempenho do oscilador causada pelo RTN, considerando aplicações diferentes para o circuito.

Random Telegraph Noise is a relevant source of variability in integrated circuits and a growing issue due to device scaling. Jitter is one of its consequences; moreover, it is an important parameter of performance measurements for electronic components and systems. In this work, the relationship between Random Telegraph Noise and different concepts of jitter is studied. Firstly, a gate delay variability study of a CMOS inverter is discussed. Then, absolute, period, and cycle-to-cycle jitter are evaluated in a five-stage ring oscillator. All the data were generated with a SPICE simulator modified to prop erly account for Random Telegraph Noise, using the Monte Carlo technique. The results highlighted several differences of the relationships between the applied jitter concepts and noise parameters, which enabled an analysis of oscillator performance variability measures, considering different applications for the circuit.