Методы моделирования СБИС с использованием полунатурной модели МОП-транзистора

• Автор: Денисенко, Виктор Васильевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 353 с. : ил.

Оглавление

1 ВВОДНАЯ ГЛАВА

1.1 Описание объекта исследования

1.1.1 Задачи схемотехнического моделирования

1.1.2 Конструкции МОП-транзисторов для СБИС

1Л .3 Новые физические эффекты

1.1.4 Требования к компактным моделям

1.1.5 Требования разных групп пользователей

1.1.6 Параметры компактных моделей

1.1.7 История развития компактных моделей

1.1.8 Современное состояние области моделирования
1.1.9 Сравнение свойств различных моделей
1.1.10 Точность моделей
1.1.11 Достоверность моделирования
1.2 Актуальность и практическая значимость работы
1.3 Формулирование научной проблемы
1.4 Цель и задачи диссертационной работы
1.5 Методы исследований
1.6 На защиту выносятся:
1.7 Научная новизна
1.8 Личный вклад соискателя
1.9 Апробация результатов работы
1.10 Сведения о публикациях
1.11 Аннотация работы по главам
2 ПОЛУНАТУРНАЯ МОДЕЛЬ МОП-ТРАНЗИСТОРА
2.1 Основные идеи
2.1.1 Проблемы применения полунатурной модели
2.1.2 Цели полунатурного моделирования
2.1.3 Область применения полунатурного моделирования
2.1.4 Недостатки и достоинства полунатурной модели
2.1.5 Структура полунатурной модели
2.1.6 Набор реальных транзисторов для полунатурной модели
2.2 Моделирование паразитных элементов
2.2.1 Емкости, заряды и последовательные сопротивления
2.2.2 Неквазистатический эффект
2.2.3 Ток утечки затвора, истока и стока
2.2.4 Моделирование транзистора с Ы§Ь-к диэлектриком и УРЕ-эффекта
2.3 Регулировка параметров полунатурной модели
2.3.1 Регулировка длины и ширины канала методом интерполяции
2.3.2 Регулировки с использованием Е'Г-тсстов
2.3.3 Алгоритм идентификации параметров
2.3.4 Верификация методов регулировки параметров
2.3.5 Настройка модели по вольтамперным характеристикам
2.3.6 Другие методы перестройки параметров
2.4 Выводы
3 МЕТОДЫ СИНТЕЗА ПОЛУНАТУРНЫХ МОДЕЛЕЙ
3.1 Постановка задачи
3.2 Топологические преобразования
3.2.1 Преобразование гальванической связи в управляющие
3.2.2 Преобразование незаземленного источника напряжения в заземленный
3.2.3 Преобразование источника тока для заземленной нагрузки в эквивалентную цепь с источником напряжения
3.2.4 Преобразование повторителя тока в эквивалентную цепь на базе НИП
3.2.5 Преобразование ИТУН в эквивалентную цепь на базе НИП
3.2.6 Преобразование источника напряжения в эквивалентную цепь с источником тока.
3.2.7 Нулевые элементы
3.2.8 Частично-дуальное топологическое преобразование
3.2.9 Перенос и взаимная компенсация цепей управления
3.2.10 Расщепление управляющей связи
3.3 Алгоритм синтеза
3.4 Примеры синтеза
3.4.1 Обратимые электрические цепи
3.4.2 Управляемые источники тока
3.4.3 Модели нелинейных емкостей
3.4.4 Модели объема полупроводника
3.4.1 Модели структур с р-п-переходами
3.5 Выводы
4 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
4.1 Постановка задачи
4.2 Сходимость процесса сшивания подсхем
4.2.1 Критерий сходимости в частотной области
4.2.2 Аппроксимация цепи итерационной схемой
4.2.3 Сходимость итерационного процесса сшивания подсхем
4.3 Сшивающие многополюсники
4.3.1 Синтез скалярных СМ
4.3.2 СМ для компенсации перекрестных связей
4.3.3 СМ с перестраиваемой структурой
4.4 Особенности реализации метода РФС с полунатурнои моделью
4.5 Применение СМ для моделирования электрических цепей

4.5.1 СМ для моделирования цепей методом РФС
4.5.2 Метод "отрицательного многополюсника"
4.5.3 Метод формы сигнала с обращением оператора
4.6 Прямые методы в полунатурном моделировании
4.7 Выводы
5 АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
5.1 Структу ра измерительных цепей
5.1.1 Режим измерения тока при задании напряжения
5.1.2 Режим измерения напряжения при задании тока
5.1.3 Схема измерений на основе источника с конечным внутренним сопротивлением
5.1.4 Модули аналогового и дискретного ввода-вывода
5.1.5 Функции управляющего контроллера
5.1.6 Температурная камера с ПИД-регулятором
5.2 Новые технические решения
5.2.1 Электронная "лупа"
5.2.2 Автоматическая калибровка измерительной цепи
5.2.3 Двунаправленные аналоговые ключи
5.2.4 Цифроуправляемые резисторы
5.2.5 11езаземленный источник питания
5.3 Погрешность модели
5.3.1 Информационная емкость модели
5.3.2 Погрешность и быстродействие модели
5.3.3 Динамическая погрешность
5.4 Выводы
6 МЕТОДОЛОГИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ
6.1 Особенности моделирования СБИС с полуиатурными моделями
6.2 Интеграция с программами моделирования СБИС
6.3 Выводы
7 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Библиографический список

Vb „II Vto.B
Рис. 1.17. В схемах, которые используют управление не затвором, а подложкой, различие в результатах моделирования между моделями EKV и В SIM может достигать 5 раз [82]
Vbs, В
Рис. 1.18. Выброс на графике зависимости тока стока от напряжения на подложке в модели BSIM4v4.3 [156]
Рис. 1.19. Разрыв второй производной тока стока по напряжению на подложке в точке ¥Ьз = 0 модели ШвШ [84]
1.2 Актуальность и практическая значимость работы
Актуальность темы и практическая значимость вытекают из нерешенной проблемы достоверности компактных моделей. Низкая достоверность моделирования приводит к необходимости повторного проектирования, изготовления комплекта фотошаблонов и пробной партии СБИС, что выливается в миллионы долларов затрат, возрастает риск получения большой доли параметрического брака в серийных изделиях, что приводит к потерям, исчисляемым десятками и сотнями миллионов долларов.