Монография содержит систематическое изложение принципов построения компактных моделей МОП-транзисторов для схемотехнического моделирования электронных цепей, в том числе СБИС. Рассмотрены проблемы моделирования, физические процессы в микро- и нанометровых МОП-транзисторах, методы формирования уравнений компактных моделей, особенности моделей BSIM, EKV, PSP, HiSIM и др., табличные модели, полунатурные модели.
Для разработчиков интегральных схем и электронной аппаратуры, разработчиков САПР СБИС, научных работников и аспирантов. Может быть полезна студентам физических специальностей университетов.
Author(s): Денисенко В. В.
Publisher: ФИЗМАТЛИТ
Year: 2010
Language: Russian
Pages: 408
City: М.
Денисенко В.В. Компактные модели МОП-транзисторов для SPICE в микро- и наноэлектронике - 2010 ......Page 1
ОГЛАВЛЕНИЕ ......Page 3
Предисловие ......Page 6
Глава 1. Схемотехническое моделирование ......Page 9
1.1. Задачи схемотехнического моделирования ......Page 10
1.2. SPICE-подобные программы моделирования ......Page 16
1.3. Интерфейс к пользовательским моделям ......Page 19
1.4. Аппаратные ускорители и многопроцессорные системы ......Page 21
1.4.1. Прямой метод ......Page 22
1.4.2. Методы релаксации формы сигнала ......Page 26
1.4.3. Специализированные аппаратные ускорители ......Page 29
1.4.4. Быстрое макетирование ......Page 30
1.5. Выводы ......Page 33
2.1. Особенности субмикронных МОП-транзисторов ......Page 34
2.1.1. Конструкции МОП-транзисторов для СБИС ......Page 35
2.1.2. Методы улучшения характеристик ......Page 38
2.1.3. МОП-транзисторы со структурой КНИ ......Page 42
2.1.4. Транзисторы с двойным и окольцовывающим затвором ......Page 47
2.1.5. Транзисторы на углеродных нанотрубках и нанопроводах ......Page 49
2.1.6. Другие типы транзисторных структур ......Page 50
2.1.7. Особенности транзисторов для аналоговых применений ......Page 52
2.2. Новые физические эффекты ......Page 54
2.3. Основные принципы формирования уравнений компактных моделей ......Page 66
2.4. Подход к моделированию на основе порогового напряжения ......Page 68
2.4.1. Ток стока ......Page 69
2.4.2. Пороговое напряжение ......Page 75
2.5.1. Поверхностный потенциал ......Page 79
2.5.2. Плотность заряда ......Page 82
2.5.3. Ток стока ......Page 83
2.5.4. Режим насыщения ......Page 86
2.6.1. Заряд инверсионного слоя ......Page 87
2.6.2. Режим сильной инверсии ......Page 88
2.6.3. Режим слабой инверсии ......Page 90
2.6.4. Обзор режимов работы транзистора ......Page 91
2.6.5. Ток стока ......Page 92
2.7. Сглаживающие функции ......Page 94
2.8.1. Кулоновское рассеяние ......Page 96
2.8.4. Эффективная подвижность ......Page 97
2.9. Моделирование тепловых процессов ......Page 98
2.10.1. Емкости и заряды ......Page 99
2.10.2. Неквазистатический эффект ......Page 103
2.10.3. Последовательные сопротивления ......Page 104
2.10.4. Ток утечки затвора ......Page 105
2.10.6. Динамика транзисторов с high-k диэлектриком ......Page 107
2.10.8. Моделирование шума ......Page 108
2.11. Выводы ......Page 110
3.1. Требования к компактным моделям ......Page 112
3.2. Точность модели ......Page 120
3.3. Достоверность моделирования ......Page 128
3.4.1. Фундаментальные (неустранимые) причины ......Page 140
3.4.2. Опережающее развитие технологии ......Page 142
3.4.3. Ошибки при разработке модели и программировании ......Page 144
3.4.4. Ошибки, незамеченные при верификации модели ......Page 145
3.4.5. Ошибки при организации вычислений ......Page 146
3.4.6. Причины организационного характера ......Page 147
3.4.7. Квалификация и ошибки пользователей ......Page 148
3.4.8. Выводы ......Page 149
3.5.1. Требования к стандартным моделям ......Page 150
3.5.2. Качественные тесты ......Page 153
3.5.3. Количественные тесты ......Page 159
3.5.4. Автоматизация тестирования моделей ......Page 160
3.7. Место компактных моделей в САПР СБИС ......Page 161
3.8. Стандартизация моделей ......Page 164
3.9. Автоматическая генерация моделей ......Page 166
3.10. Выводы ......Page 167
4.1. Типы компактных моделей ......Page 169
4.2.1. Модели Levell, Level2, Level3 ......Page 174
4.2.2. Модели BSIM и HSpice Level28 ......Page 178
4.3. Модели третьего поколения ......Page 180
4.3.1. BSIM3 ......Page 181
4.3.2. EKV2 ......Page 185
4.4. Модели глубоко субмикронных и нанометровых транзисторов ......Page 186
4.4.1. Обобщенная структура моделей ......Page 187
4.4.2. Модель PSP ......Page 188
4.4.4. BSIM4, BSIM5 ......Page 196
4.4.5. HiSIM ......Page 203
4.4.6. Другие аналитические компактные модели ......Page 208
4.5.1. Упрощенные модели ......Page 210
4.5.2. Табличные модели ......Page 211
4.5.3. Полунатурные модели ......Page 220
4.6. Параметры компактных моделей ......Page 221
4.7. Экстракция и идентификация параметров ......Page 225
4.7.1. Методы оптимизации для экстракции параметров ......Page 233
4.7.2. Особенности экстракции параметров для статистического моделирования ......Page 236
4.7.3. Проектирование тестовых кристаллов ......Page 238
4.7.4. Методика измерений ......Page 240
4.7.5. ЕТ-тесты ......Page 243
4.8. Выводы ......Page 245
Глава 5. Статистическое моделирование ......Page 246
5.1. Математическое описание разброса параметров ......Page 250
5.2. Параметры моделей для статистического моделирования ......Page 254
5.2.1. Экстракция параметров по электрическим тестам ......Page 255
5.2.3. Применение программ ПТ-моделирования ......Page 258
5.3. Метод главных компонентов (РСА) ......Page 260
5.4.1. Локальный разброс. Закон Пелгрома ......Page 271
5.4.2. Глобальный разброс ......Page 274
5.4.3. Пространственная корреляция параметров ......Page 276
5.4.4. Совместный учет глобального и локального разброса ......Page 279
5.5.1. Метод наихудшего случая ......Page 280
5.5.2. Метод Монте-Карло ......Page 282
5.5.3. Градиентный анализ ......Page 283
5.5.4. Метод поверхности отклика. Планирование эксперимента ......Page 284
5.5.5. Применение метода главных компонентов в случае пространственной корреляции параметров ......Page 292
5.5.7. Методы статистического моделирования цепей большой размерности ......Page 294
5.5.8. Алгоритм статистического моделирования ......Page 297
5.6. Выводы ......Page 298
6.1.1. Проблемы применения реального транзистора вместо математической модели ......Page 299
6.1.2. Цели полунатурного моделирования ......Page 300
6.1.4. Недостатки и достоинства ......Page 301
6.1.5. Структура полунатурной модели ......Page 302
6.2.1. Емкости, заряды и последовательные сопротивления ......Page 304
6.3. Регулировка параметров полунатурной модели ......Page 305
6.3.1. Регулировка длины и ширины канала методом интерполяции ......Page 306
6.3.2. Регулировки с использованием ЕТ-тестов ......Page 311
6.3.3. Алгоритм идентификации параметров ......Page 317
6.3.4. Верификация методов регулировки параметров ......Page 318
6.3.5. Настройка модели по вольтамперным характеристикам ......Page 324
6.3.6. Другие методы перестройки параметров ......Page 326
6.4.1. Информационная емкость модели ......Page 327
6.4.2. Погрешность и быстродействие модели ......Page 329
6.5. Математические методы и алгоритмы ......Page 339
6.5.1. Постановка задачи ......Page 341
6.5.2. Сшивающие многополюсники ......Page 346
6.5.3. Топологические преобразования ......Page 350
6.5.4. Синтез сшивающих многополюсников ......Page 354
6.5.5. Особенности реализации метода РФС ......Page 367
6.5.6. Интеграция в САПР ......Page 368
6.6. Выводы ......Page 370
Список литературы ......Page 372
Предметный указатель ......Page 402
Обложка ......Page 409
