VLSI集成电路参数成品率及优化研究进展

VLSI的参数成品率是与制造成本和电路特性紧密相关的一个重要因素,随着集成电路(IC)进入超深亚微米发展阶段,芯片工作速度不断增加,集成度和复杂度提高,而工艺容差减小的速度跟不上这种变化,因此参数成品率的研究越来越重要.本文系统地讨论了参数成品率的模型和设计技术研究进展,分析不同技术的特点和局限性.最后提出了超深亚微米(VDSM)阶段参数成品率设计和成品率增强面临的主要问题及发展方向.     

基于LDO限流技术的辐射闩锁防护技术

讨论了CMOS器件受辐射感生的闩锁与电气感生的闩锁的异同点，研究并提出了一种基于限流型低压降线性调整器的闩锁防护方法，给出了卫星用线性调整器电路的地面总剂量摸底试验数据及空间飞行试验验证结果和解决星载计算机的闩锁防护与恢复问题的有效方法．     

电路成品率极大化的多目标优化设计的研究与实现

以集成通用运算放大器ＸＤ１５３１和海燕ＣＳ５４Ｅ－３－Ｒ型彩电遥控器电路为例，给出了电路多目标最优化设计的策略和方法，该方法可对其它多目标进行优化的同时兼顾对电路成品率极大化的要求，较好地解决了含成品率极大的多目标优化设计问题，最后给出了以ＳＰＩＣＥ２Ｇ５软件为基础电路成品率最佳逼近的多目标优化系统（ＥＭＯＣＡＤＳ）的设计方法。     

MOSFET模型参数的全域优化提取

本文采用最优化方法中的 L-M 方法,对 MOSFET 直流模型参数进行优化提取。采用了亚闽区、线性区和饱和区直流特性作为目标函数,并且考虑源漏串联电阻对 MOS 直流特性的影响。本文对 MOS 输出特性关于串联电阻的灵敏度分析,说明在线性区考虑它们的必要性。文章最后给出了实测结果与提取参数计算结果的比较。     

新型槽栅MOSFETs的特性

采用SIVALCO软件对槽栅与平面器件进行了仿真对比分析,结果表明槽栅器件能够有效地抑制短沟道及热载流子效应,而拐角效应是槽栅器件优于平面器件特性更加稳定的原因.对自对准工艺下成功投片所得沟道长度为140nm的槽栅器件进行测量,结果有力地证明了槽栅器件较平面器件的优越性.     

提高成品率的VLSI互连线线宽优化

金属互连线层的设计对VLSI成品率有着重要影响 .研究了制造缺陷与互连线层成品率的关系 ,通过关键面积概念说明了在有制造缺陷影响的情况下 ,互连线线宽参数对成品率的影响 .提出了一种基于线宽调整以期降低互连线缺陷关键面积、从而提高成品率的优化模型和算法 ,并通过 4× 4移位寄存器版图单元的线宽优化实例说明了这种互连线宽优化方法能有效提高成品率 .优化实例表明 ,线宽调整能够引起VLSI的开路和短路关键面积发生变化 .在设计规则容许范围内 ,根据实际版图的关键面积特点对互连线线宽进行优化 ,可以降低芯片对制造缺陷的敏感程度 ,从而提高制造成品率     

用于雷达的LDMOS微波功率放大器设计

硅LDMOS晶体管以其大输出功率和高效率等优点作为微波功率放大器广泛应用于雷达发射机中.在大信号S参数无法获得而厂家提供的1710 MHz～2110 MHz范围内的源阻抗和负载阻抗参数又不能用时,利用一公司的ADS软件,采用负载牵引法得到了输入和输出阻抗.在对晶体管绝对稳定性分析的基础上,运用共轭匹配,成功设计出P-1大于30W、功率增益在1580MHz～1650 MHz频率范围内、增益保持在30dB以上和PAE大于30%的2级LDMOS微波功率放大器.同时,得到了最终的版图并且运用MOMENTUM对它进行了2.5D仿真,得到了理想的结果.     

深亚微米nMOSFET器件的总剂量电离辐射效应

选取了采用0.25μm工艺的两组器件进行研究.通过对这两种器件关态泄漏电流、跨导和栅电流等电学参数进行分析,得出当器件发展到深亚微米阶段时,影响其辐射效应的主要原因是场氧化层中的陷阱电荷.并对相关机理进行了分析和仿真验证.     

LDMOS线性微波功率放大器设计

LDMOS以其大功率、高线性度和高效率等优点得到广泛的应用.采用2-tone负载牵引法得到了LDMOS晶体管MRF18030的输入和输出阻抗.在对晶体管绝对稳定性分析的基础上,运用共轭匹配法设计出匹配网络,并将匹配网络转化为MOMENTUM元件运用在电路设计中,大大提高了设计的准确性.采用载波复幂级数法对PA的AM-AM和AM-PM非线性特性进行了准确计算,弥补了传统泰勒级数只能分析AM-AM的不足.得到了用来消除PA非线性的反载波复幂级数.根据所得反载波复幂级数,利用二极管非线性特性设计出一种新的结构简单、易于实现的预失真器,给出其准确的电路模型表达式,得到了幅值、角度等参数的精确值.ADS仿真结果表明,IMD3改善了27dB.最终,成功设计出大功率、高效率、高线性的LDMOS微波功率放大器.     

一种改进的片内ESD保护电路仿真设计方法

对现有的片内ESD保护电路仿真设计方法进行了改进,使之适用于深亚微米工艺.文中设计了新的激励电路以简化仿真电路模型;增加了栅氧化层击穿这一失效判据;使用能量平衡方程描述深亚微米MOSFET的非本地输运,并对碰撞离化模型进行了修正;使用蒙特卡罗仿真得到新的电子能量驰豫时间随电子能量变化的经验模型.最后使用文中改进的仿真设计方法对一个ESD保护电路进行了设计和验证,测试结果符合设计要求.