工程科技微电子学前沿问题ppt课件.ppt

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1、DSM/VDSM与纳米尺度IC设计SOC是DSM/VDSM与纳米尺度IC精确的模型统一的物理设计方法纳米(90nm)尺度IC设计方法超越传统金属/介质系统的互连线新概念1SOC是DSM/VDSM与纳米尺度ICSOC的特点一定是采用深亚微米/超深亚微米(DSM/VDSM)工艺制造的。通常DSM指<0.5m，而VDSM指<0.18m，而纳米尺度指<0.1m(100nm)SOC要求面积小、密度高；速度快、性能高；电压/功耗低、可靠性高。其中性能是核心精确的模型器件模型逻辑元件模型互连线模型统一的物理设计方法纳米(90nm)尺度IC设计方法2精确的模

2、型用于SPICE模拟的精确器件模型DSM/VDSM下的问题器件中原来的次要(二级)效应成为一级效应短、窄沟效应、DIBL等强场效应：热载流子；速度饱和等衬底杂质非均匀分布、器件结构变化源漏寄生电阻亚0.1微米效应：栅耗尽；速度过冲；量子效应等一维模型成为二、三维模型实验发现，不同几何尺寸(W,L)器件的电学特性也不相同射频(RF)模拟电路要求非常精确的模型工业标准电路模拟器STAR-HSPICE所用的模型3BSIM短沟绝缘栅场效应晶体管(BerkeleyShort-channelIGFET)模型基于准二维分析，考虑了DSM、VDSM尺寸器件的各种效

3、应，是新发展起来的基于物理机理的模型版本进化BSIM3V3.2：6/16/1998BSIM3V3.2.4：1/1/2002BSIM3V3.3：7/29/2005BSIM4.3.0：5/9/2003。适于亚0.1微米MOS器件。以及BSIMSOI3.1.1：2/28/2003BSIM4.5.0:7/29/2005实例：TSMC0.18mCMOS器件的BSIM3-SPICE模型PMOS、NMOS各12个Level-49模型W范围4个：101~10.1、10.1~1.3、1.3~0.6，0.6~0.22mL范围3个：21~1.2、1.2~0.5、0.

4、5~0.18m工艺偏差各分三种：Typical，Fast，Slow每个模型163个参数共72个模型，总计11,736个参数北京邮电大学自动化学院4BSIM模型的演化CMC(CompactModelCoucil)组织1995年3月由TI、IBM、Hitachi、Infineon、AMD、Motorola等公司发起，现有23个大公司成员旨在促进电路模拟用器件紧缩模型的发展与标准化5器件模型新进展：<0.1微米；射频；低压低功耗BSIM4:UCBerkeleybyChenmingHu,MansunChan,Xuemei(Jane)Xi,KanyuM.C

5、ao,HuiWan,WendongLiu,XiaodongJin,JeffOuMOS9,11:PhilipsReserchLaboratoriesbyD.B.M.Klaassen,R.vanLangevelde,A.J.ScholtenEKV:SwissFederalInstituteofTechnologybyChristianEnz,FrancoisKrummenacher,EricVittozHiSIM:Hiroshima(广岛)University,STARCbyM.Miura-Mattausch,H.UenoBSIM3BSIM4MOS9M

6、OS11EKVHiSIMModelingmethodAnalyticalAnalyticalAnalyticalAnalyticalAnalyticalIterativeInversionVt-basedVt-basedVt-basedquasiys-basedHybridys-basedDCcurrentdriftDriftdriftdrift-diffusiondriftdrift-diffusionReferencingSourceDynamicSourceSourceBulkSourceSymmetryNoYesNoYesYesYesInd

7、ucedgatenoiseIgnoreYesYesYesIgnoreTunnelingIgnoreYesIgnoreYesIgnoreYes6射频(RF)下的器件模型RF-MOSFET的性能fT：增益带宽Ga：增益NF：噪声系数7准静态(QS)模型到非准静态(NQS)模型QS忽略了沟道电荷建立需要时间NQS采用沟道电荷弛豫时间方法89QS与NQS模拟比较10射频下MOSFET等效电路11射频无源元件片上电感：CMOS衬底射频损耗导致低Q值。两种压焊线(bondwire)电感：0.1-4nH；Q值~50(2GHz)；容差~+/-20%平面螺旋电感(p

8、lanarspiral)：~100nH；Q值~10；自谐振问题严重；占用面积大缺乏电感普适性模型：当前只有经验性模型，满足