BSIM4和ULTRA-BULK模型对称性和连续性的检验

本文以对比的形式用GUMMEL对称测试电路的模拟结果检验了伯克利大学的BSIM4和北京大学的ULTRA-BULK两个CMOS器件模型的对称性和连续性特性。SPICE模拟结果表明: 工业标准模型BSIM4在电荷,电流高阶导数以及电容等的连续性和对称性上具有一系列的缺陷,而最新发展的基于表面势的MOSFET解析模型ULTRA-Bulk却表现出必需的连续性和对称性. 既然这些属性对于模拟电路和射频电路设计都是非常重要的, 那么新一代CMOS模型采用基于表面势的各种MOSFET解析模型将是必然的发展.     

深亚微米CMOS器件建模与BSIM模型

介绍了深亚微米CMOS器件基于电荷模型、基于表面势模型和基于电导模型的建模方法及其优缺点,并以BSIM系列模型为例,讨论了BSIM系列模型特点及半导体工艺发展对CMOS器件建模方法的影响。     

BSIM模型的研究和最近进展

CMOS集成电路技术的进一步发展和不断出现的新技术应用要求我们持续地改进和增强VLSI电路设计和模拟的集约模型.基于此,美国Berkeley加州大学的BSIM团队对国际工业标准芯片仿真物理模型BSIM进行了一系列的研究和发展工作.本文分析和介绍了最近几年来本人参与其中的BSIM工程的研究和进展情况,包括BSIM5的研究,BSIM4的增强和BSIMSOI的发展.BSIM5是为满足RF和高速CMOS电路模拟要求而发展的新一代物理基础的BSIM模型,具有对称、连续和参数少的特点.BSIM4是一个成熟的工业标准仿真模型,在衬底电阻网络、隧穿电流、饱和电流原理和应力模型等方面有一系列的功能增强以支持技术进步的需求.BSIMSOI已经发展成可应用于SOI-PD和SOI-FD技术的普适模型,通过有效体电势△Vbi的改变进行器件工作模式的选择,可以帮助电路设计者实现PD和FD共存的设计趋势.     

BSIM射频模型综述

CMOS集成电路技术的进一步发展和不断出现的新技术要求模型研究人员持续改进和增强VLSI电路设计和模拟的集约模型。美国Berkeley加州大学的BSIM团队对业界标准芯片仿真物理模型BSIM进行了不断的改进与开发。主要介绍BSIM系列模型在RF应用方面的改进。相对于BSIM3v3,BSIM4添加了更多真实器件效应,BSIM5和BSIM6是为了满足射频(RF)和高速CMOS电路模拟要求而发展的新一代物理基础的BSIM模型,具有对称、连续和参数少的特点。BSIM6可用于低压低功耗的RF和模拟设计。     

BSIM Model Research and Recent Progress

CMOS集成电路技术的进一步发展和不断出现的新技术应用要求我们持续地改进和增强VLSI电路设计和模拟的集约模型.基于此,美国Berkeley加州大学的BSIM团队对国际工业标准芯片仿真物理模型BSIM进行了一系列的研究和发展工作.本文分析和介绍了最近几年来本人参与其中的BSIM工程的研究和进展情况,包括BSIM5的研究,BSIM4的增强和BSIMSOI的发展.BSIM5是为满足RF和高速CMOS电路模拟要求而发展的新一代物理基础的BSIM模型,具有对称、连续和参数少的特点.BSIM4是一个成熟的工业标准仿真模型,在衬底电阻网络、隧穿电流、饱和电流原理和应力模型等方面有一系列的功能增强以支持技术进步的需求.BSIMSOI已经发展成可应用于SOI-PD和SOI-FD技术的普适模型,通过有效体电势△Vbi的改变进行器件工作模式的选择,可以帮助电路设计者实现PD和FD共存的设计趋势.     

考虑量子效应的MOS器件表面势模型

介绍了目前基于表面势的MOSFET集约模型研究的最新进展,及考虑量子效应时对表面势进行修正的一般方法。并从三角势阱近似出发考虑量子效应,得到了一个新的表面势解析模型,并与经典理论和数值模拟结果进行了比较。模型简单、准确,且物理意义清晰,适合于植入到基于表面势的集约模型中。     

一种基于衬底驱动技术的超低压模拟混频器

讨论分析了混频器和衬底驱动MOSFET的工作原理.在此技术基础上设计一个低压模拟混频器.基于TSMC 0.25 μm CMOS工艺BSIM3V3模型,采用Hspice对整个电路进行仿真.仿真结果表明,该混频器在1.2V的单电源电压下,可以实现对2.4GHz正弦信号的混频,转换增益为-12.8dB,三阶输入截止点的值为23dB.     

伯克利短沟道绝缘栅场效应晶体管模型的研究进展

随着金属氧化物半导体(MOS)集成电路工艺的飞速发展,体硅金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)模型经历了从物理到经验,最后到半经验物理的转变.介绍了以阈值电压和反转电荷为建模基础的伯克利短沟道绝缘栅场效应晶体管模型(BSIM),以及该模型中阈值电压、饱和电流和电容的基本建模理论.回顾了近年来体硅MOSFET BSIM的研究进展,着重从各种模型的优缺点、建模机理和适用范围方面分析了4种最有代表性的BSIM,即BSIM3v3,BSIM4,BSIM5和BSIM6.从模型的发展历史可以看出模型是随着MOSFET尺寸的缩小而不断完善和发展的.最后,对体硅MOSFET的模型发展趋势进行了展望.     

MOSFET的大信号动态集总模型及射频电路模拟

针对 RF电路模拟的需要 ,在文中提出了一个基于表面势的 MOSFET大信号动态集总模型。这个模型是由 MOSFET的 PDE模型简化推导而来。它不仅比传统的模型能更精确地描述晶体管在高频大信号情况下的伏 -安特性 ,而且比 PDE模型易于求解 ,从而大大提高了电路模拟的速度。通过模拟几个具体的 RF电路 ,将这个模型与 PDE模型作了比较 ,结果表明两者吻合得很好。     

35KCMOS器件LDD结构的SPICE宏模型

针对BSIM3v3模型在35K低温下无法模拟LDD(轻掺杂漏区)所引起的串联电阻异常,提出了可以模拟这一异常的SPICE宏模型.通过修改CMOS器件常温BSIM3v3模型中的一些与温度有关的参数值,得到35K BSIM3v3模型.模拟结果表明,根据此模型进行参数提取后的Ⅰ-Ⅴ特性曲线与实测曲线十分吻合.最后,运用此模型对CMOS传输门和两级运算放大器进行仿真,结果表明LDD串联电阻效应对这些电路产生了重要影响,该模型明显提高了低温BSIM3v3的仿真精度.     

Benchmark tests on symmetry and continuity characteristics between BSIM4 and ULTRA-BULK

This paper presents the benchmark test results on the symmetry and continuity characteristics between BSIM4 from Berkeley and ULTRA-BULK from Peking University. It is shown that the industry standard model BSIM4 has a series of the shortcomings of the continuity and symmetry, such as the charge, high-order current derivatives, and the trans-capacitances while the latest advanced surface-potential based MOSFET compact model, ULTRA-BULK, demonstrates all necessary continuity and symmetry characteristics, which are very important for analog and RF circuit design.     

一种新的单边高压器件的模拟及参数提取方法

单边高压器件具有源、漏电阻不对称且与工作电压成非线形的依赖关系的特点 ,文中提出一种单边高压 MOS器件的模型 ,在不改变 BSIM3 V3模拟模型方程的基础上 ,对 BSIM3 V3模型参数的物理意义和取值进行重新的定义来表示单边高压器件的这些特点。同时使用模型参数提取软件 BSIMPro提取了该模型的参数 ,模拟结果与实验数据进行拟合 ,两者符合得很好 ,证明了改进模型的可行性。     

Compact modeling of 0.35 μm SOI CMOS technology node for 4 K DC operation using Verilog-A

Compact modeling of MOSFETs from a 0.35 μm SOI technology node operating at 4 K is presented. The Verilog-A language is used to modify device equations for BSIM models and more accurately reproduce measured DC behavior, which is not possible with the standard BSIM model set. The model presented exhibits convergent behavior and is shown to be experimentally accurate at 4 K. No design tool currently in place exhibits convergence and/or accuracy over this range. The Verilog-A approach also allows the embedding of nonlinear length, width and bias effects into BSIM calculated curves beyond those that can be achieved by the use of different BSIM parameter sets. Nonlinear dependences are necessary to capture effects particular to 4 K behavior, such as current kinks. The 4 K DC behavior is reproduced well by the compact model and the model seamlessly evolves during simulation of circuits and systems as the simulator encounters SOI MOSFETs with different lengths and widths. The incorporation of various length/width and bias dependent effects into one Verilog-A/BSIM4 library, therefore, produces one model for all sets of devices called up in a given product design kit (PDK) for this technology node.     

一个带自热效应的新型LDMOS解析模型

介绍了一个带自热效应的新型LDMOS解析式模型.通过研究以阈值电压为基础的BSIM3v3模型,增加了对漂移区影响的考虑,同时,加入自热效应影响,且不用引入单独的自热网络,有效地提高了计算效率.模型中引入有物理背景的新参数来描述LDMOS特有的准饱和效应和自热效应.在计算实验中,模拟数据很好地吻合实际器件的测量数据,证明该模型适用于LDMOS功率器件在电路中的仿真.     

基于BSIM3的超深亚微米器件建模及模型参数提取

对适用于超深亚微米电路模拟的 MOSFET器件模型进行了研究 ,完成计入量子效应、多晶硅耗尽效应等基于 BSIM3的 MOSFET模型。针对阈值电压模型以及 I- V模型中的参数编写了模型参数提取程序 ,采用最小二乘法原理 ,并采用麦夸脱算法以降低参数提取结果对初值的依赖 ,对已有参数进行了修正。模型以及参数提取结果都分别进行了验证。     

SOI技术问题和BSIM3SOIv1.3模型参数特点

SOI器件具有高速、低压、低功耗、抗辐照、耐高温等体硅器件不具备的优点,SOI CMOS技术开始用于深亚微米高速、低功耗、低电压大规模集成电路应用。但SOI技术还面临浮体效应、自加热效应等问题的挑战。作为SOI模型国际标准,BSIM3SOIv1.3提出了新的模型参数解决方案。BSIMPDSPICE器件模型是基于物理意义的模型,是在体硅MOS器件模型工业标准(BSIM3V3)的基础上开发而成,BSIMPD针对SOI固有的浮体效应引起的动态特性,自加热和体接触提出相应的模型参数。     

BSIM3v3模型关键参数提取的研究

BSIM3v3是现在业界普遍使用的MOSFET模型,用它仿真电路能够得到准确的结果,但这个复杂的模型给电路设计者的手算过程带来了相当大的困难.为得到更为准确的关键参数,对用HSPICE从BSIM3v3模型提取关键参数的方法进行了改进,并以一个运放设计为例进行比较,该方法提取的关键参数的手算结果比其他方法更接近仿真结果.