Rev. Phys. Appl. (Paris) 22, 1539-1547 (1987)
DOI: 10.1051/rphysap:0198700220110153900

Un simulateur temporel pour les circuits picosecondes avec effets de propagation et de couplage : MACPRO

P. Crozat, A. Ouslimani et R. Adde

Institut d'Electronique Fondamentale, Université Paris-Sud, CNRS UA22, bâtiment 220, 91405 Orsay Cedex, France

Abstract
A new time simulator MACPRO (MACromodular simulation with PROpagation) is designed for dynamic simulation of very fast circuits including a full treatment of active devices together with signal transmission and coupling along interconnects. It provides accurate waveform information in picosecond circuits where long interconnects does not reach electrical equilibrium in a time step. The simulator decomposes circuits in two groups of blocks, respectively localized and distributed blocks. Each block is analysed independently at a given time step as the time step is shorter than the signal propagation time between localized blocks. Macromodels for block description and latency give excellent computer efficiency up to MSI-LSI circuits. The paper describes the principle of operation of the simulator, the structure of the distributed blocks (single and coupled lines), the structure of the localized blocks (active and passive devices), the time step chronogram. After presenting the simulator programs and the model library, selected examples of applications to picosecond semiconducting and superconducting circuits are given along with some CPU time performances.

Résumé
Un nouveau simulateur temporel MACPRO a été conçu pour la simulation dynamique des circuits très rapides avec un traitement complet à la fois des dispositifs actifs et de la transmission des signaux et de leurs couplages le long des connexions. Il est très adapté aux circuits picosecondes où les interconnexions n'atteignent pas l'équilibre électrique pendant un pas de calcul. Le simulateur décompose le circuit en deux groupes de blocs respectivement localisés et distribués. A un instant donné chaque bloc est analysé indépendamment car le pas de calcul est inférieur au temps de propagation des signaux entre blocs localisés. L'utilisation de la latence et de macromodèle pour les blocs donne une très bonne efficacité en temps calcul permettant l'étude de circuits de complexité MSI-LSI. L'article décrit le simulateur, la structure des blocs et le chronogramme d'un pas de calcul. Après une présentation des programmes et de la librairie de modèles, des exemples d'applications à des circuits picosecondes semiconducteurs et supraconducteurs sont brièvement décrits et des performances en temps CPU sont données.

PACS
1130B - Computer aided circuit analysis and design.
2570 - Semiconductor integrated circuits.
7410D - Electronic engineering computing.

Key words
circuit analysis computing -- digital simulation -- large scale integration -- monolithic integrated circuits -- macromodels -- semiconducting circuits -- picosecond circuits -- time simulator -- MACPRO -- dynamic simulation -- fast circuits -- active devices -- signal transmission -- coupling -- waveform -- propagation -- computer efficiency -- MSI LSI -- superconducting circuits