BSIM4和ULTRA-BULK模型对称性和连续性的检验

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。     

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。     

优化的BSIM3V3模型参数提取策略

采用Ｓｉｌｖｏｃａ公司的ＵＴＭＯＳＴ模型参数提取程序对ＢＳＩＭ３Ｖ３模型参数进行提取,提出了ＢＳＩＭ３Ｖ３模型参数随器件尺寸变化的规律,并将此方法应用于清华大学微电子所工艺线１．０μｍ工艺,给出此工艺下的多尺寸器件的ＢＳＩＭ３Ｖ３模型参数。同时,对该方法的准确性进行了分析。     

亚微米MOSFET的BSIM3模型参数提取

文章采用ＨＰ的ＩＣ－ＣＡＰ对亚微米ＭＯＳＦＥＴ模型参数进行提取,给出了器件结构、测试系统及提取结果,并对提取模型的精确性进行了分析。     

基于BSIM3的低温MOSFET模型及参数提取

器件模型作为工艺与设计之间的接口,对保证集成电路设计成功具有决定意义.本文介绍了BSIM3模型的原理,并完成了低温下(77K) BSIM3模型的参数提取.同时探讨了使用参数提取软件的具体工作步骤.     

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。     

高压集成电路中的HV MOS晶体管BSIM3 I-V模型改进

针对SPICE BSIM3模型在对大量应用于高压集成电路中的轻掺杂漏高压MOS(简称HV MOS)晶体管建模上的不足,提出了基于BSIM3的高压MOS晶体管I-V模型改进.研究中使用Agilent ICCAP测量系统对HVMOS晶体管进行数据采集,并分析其源漏电阻受栅源、源漏和衬底电压的影响及与标准工艺低压MOS晶体管的差异,针对BSIM3模型源代码中源漏电阻R ds的相关参数算法进行了改进,保留BSIM3v3原有参数的同时增加了R ds的二次栅压调制因子Prwg2和有效Vas参数δ的栅压调制因子δ1,δ2,在开放的SPICE和BSIM3v3源代码上对模型库文件进行修改并实现了优化.仿真结果表明采用改进后的模型,在ICCAP下的测量曲线与参数提取后的I-V仿真曲线十分吻合,该模型大大提高了BSIM3 I-V模型模拟HV MOS晶体管时的精确度,对于高压集成电路的设计与仿真有着极其重要的意义.     

基于BSIM深亚微米级MOSFET短沟道效应建模和特征提取方法研究

本文基于BSIM标准研究了现代深亚微米级MOSFET器件的建模和特征提取方法,着重在于短沟道效应方面,其中测试样品由Micron^TM公司提供,最短沟道长度仅为0.16微米.内容包括一般短沟道效应、基板效应和漏极感应势垒降低效应(简称DIBL效应)等.研究表明,实验数据和BSIM模型结果较好吻合,证明文中方法的有效性以及较好的应用前景.     

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.     

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.     

基于PWM波的4-20mA转换电路的设计与分析

介绍了基于PWM波的4-20mA信号的转换原理,在此基础上设计了由光耦,N沟道场效应管和TL431稳压芯片等元件组成的信号转换电路,并对电路进行了理论分析,对电路创新点进行了详实说明。由电路仿真得到的数据和图像分析表明该设计方案提高了信号控制的精度和稳定性,该电路结构精巧成本廉价,可广泛适用于多种自动化仪表的信号处理中。     

非线性LC电路方程的李群分析和精确解

应用李群分析方法、(G'/G )-展开法和幂级数法求解非线性LC电路方程. 通过李群分析求得了方程的对称. 并且结合李群分析方法、齐次平衡方法和(G'/G )-展开法求得了非线性LC电路方程的全部(G'/G ) 解. 最后, 又给出了非线性LC电路方程的精确幂级数解.     

一种折叠式共源共栅运算放大器的准确设计方法

传统折叠式共源共栅放大器的人工设计流程只能得到近似的设计结果,优化方法获得的结果较好,但需耗费大量计算。文中针对这类放大器,给出了一种准确设计方法。通过SPICE仿真弥补传统设计流程各性能指标解析近似产生的误差,同时采用基于BSIM模型的器件尺寸计算,反复执行这一设计流程,消除了传统设计过程存在的误差,得到准确的设计结果。文中所提方法相较于传统人工方法更精确,避免了设计时的反复调试;与优化方法相比,虽仍要通过一个迭代过程,但因收敛较快,故计算量较小。文中以0.18μm与90 nm实际工艺库下的电路设计为例,给出了仿真设计结果,证明了所提方法的正确性与有效性。     

基于时序特征的CMOS施密特电路开关级设计

根据施密特电路对输入信号具有二种检测阈值的工作特点 ,提出了施密特电路与用作存贮元件的触发器之间具有相同的时序特征。利用时序电路的设计方法 ,系统地研究了传统的 CMOS施密特电路的各种设计 ,并发现了一些新的设计方案。 PSPICE模拟证明所设计的电路具有理想的施密特电路特性     

基于对称变换与自评估的人眼定位新方法

眼睛闭合、眼镜反光、眼球被眼帘覆盖以及光照不均等对实际人眼的准确定位都会造成很大影响.本文针对上述问题,利用人眼具有的强对称性,提出了一种基于小波变换、对称变换和自评估规则的人眼定位新方法.采用ORL人脸库仿真试验,结果表明本文方法定位准确率高、计算量小、稳健性强,对一般人脸状态具有较大的实际应用价值.