Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

МОДЕЛИРОВАНИЕ_И_РАСЧЕТ_ХАРАКТЕРИСТИК_ЭЛЕМЕНТОВ_ИНТЕГРАЛЬНЫХ_СХЕМ

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
22.12.2024
Размер:
2.96 Mб
Скачать

оси X по команде X Axis Settings>User Defined — в обратном направлении). По умолчанию устанавливается направление Forward;

[/ начальная_точка/] — начальная точка, от которой начинается поиск, задается следующими ключевыми словами:

Begin — первая точка диапазона поиска по оси X; End — последняя точка диапазона поиска по оси X;

Goal Functions при выполнении команды Trace>Performance Analysis); [#

последующие_точки#\ — задание количества последовательного выполнения заданных условий. По умолчанию равно единице. Применение зависит от конкретных условий. Приведем пример: обычно пик определяется как точка, слева и справа от которой имеется по одной точке с меньшим значением Y. Если задать параметр [# последующие_точки#] равным 2 и в качестве <условия> принять PEak, то пик будет определяться как точка, слева и справа от которой имеется по две точки с меньшим значением Y.

3. Создание масштабируемой SPICE-модели. Построить масштабируемую

SPICE-модель в диапазоне изменения параметра Length от 0.55 мкм до 0.07 мкм (вариация параметра LDRAW в табл.3).

Построить ВАХ транзисторов n- и p- типа при вариации технологических параметров ТП от 550 нм до 70 нм.

Определить изменение времени задержки инвертора при изменениях LDRAW, используя директиву «вариация параметров».

Вариация параметров назначается по директиве:

.STEP <имя варьируемого параметра> < начальное значение > < конечное значение > <шаг приращения параметра>

Задание параметров на моделирование (См. табл.3):

*Определение базового параметра масштабировании:

.param Length_base=0.55u

.param Length=0.55u

*Определение коэффициента масштабирования:

.param a={Length_base/Length}

.param s_length={a}

*коэффициент масштабной миниатюризации длины канала МОП-транзистора

.param s_tox={pwr(a,0.71)}

*коэффициент масштабной миниатюризации толщины оксида затвора МОПтранзистора

41

.param s_vdd=

*коэффициент масштабной миниатюризации напряжения питания

.param s_nsub=

*коэффициент масштабной миниатюризации уровня легирования подложки

.param s_vto=

*коэффициент масштабной миниатюризации порогового напряжения МОПтранзистора

param s_dvt=

*коэффициент масштабной миниатюризации изменения порогового напряжения

*при vds=vdd

.param s_eta={s_vdd*s_tox/(s_dvt*pwr(s_length,3))}

*коэффициент масштабной миниатюризации параметра ETA

.param vdd_supply={min(5,5/s_vdd)}

* коэффициент масштабной миниатюризации напряжения питания

.model N1X NMOS ( LEVEL=3 L={Length} W={2*Length}

* Масштабируемые параметры

+ TOX={(Значение параметра «базовой» технологии) /S_TOX} * толщина окисла

+ NSUB={(Значение параметра «базовой» технологии)*S_NSUB} * уровень легирования подложки

+ VTO={(Значение параметра «базовой» технологии) /S_VTO}

* пороговое напряжение при нулевом смещении подложки VBS=0

+ XJ=(Значение параметра «базовой» технологии)/S_LENGTH}* металлургическая глубина перехода

* Параметры, являющиеся функциями от масштабруемых параметров

+ CJ={6.033E-4*SQRT(S_NSUB)}

*удельная емкость p-n-перехода при нулевом смещении (на площадь перехода)

+ CJSW={3.816E-10*SQRT(S_NSUB)/S_LENGTH}

*удельная емкость боковой поверхности p-n-перехода при нулевом смещении (на *длину периметра)

+ ETA={0.01*S_ETA}

*коэффициент статической обратной связи, влияющей на пороговое напряжение

+ THETA={0.12*S_TOX}

*коэффициент модуляции подвижности носителей

+ RSH = {1.66* S_LENGTH }

42

* удельное сопротивление диффузных областей истока и стока

*Записать формулу расчета параметра:

+ KP=

*коэффициент пропорциональности

+ GAMMA=

*коэффициент влияния подложки на пороговое напряжение

+ LD=

*длина области боковой диффузии

*Параметры, независящие от масштабирования

+ UO=260

*поверхностная подвижность носителей

+ PB=0.8

*напряжение инверсии приповерхностного слоя подложки

+ DELTA = 0.1

*коэффициент влияния ширины канала на пороговое напряжение

+ KAPPA= 0.2

*параметр модуляции длины канала напряжением сток-исток

+ VMAX=2E5

*максимальная скорость дрейфа носителей

+ FC=0.5

*коэффициент нелинейности барьерной емкости прямосмещенного перехода *подложки

+ MJ=0.389

*коэффициент, учитывающий плавность перехода подложка – сток (исток)

+ MJSW=0.26)

*коэффициент наклона боковой поверхности перехода подложка-сток (исток)

.model P1X PMOS ( level=3 L={Length} W={4*Length}

* Масштабируемые параметры

+TOX={(Значение параметра для «базовой» технологии)/S_TOX}

*толщина окисла

+NSUB={ (Значение параметра для «базовой» технологии)*S_NSUB}

*уровень легирования подложки

+VTO={ (Значение параметра для «базовой» технологии)/S_VTO}

43

* пороговое напряжение при нулевом смещении подложки VBS=0

+ XJ={(Значение параметра для «базовой» технологии)/S_LENGTH} * металлургическая глубина перехода

* Параметры, являющиеся функциями от масштабруемых параметров

+ CJ={6.033E-4*SQRT(S_NSUB)}

*удельная емкость p-n-перехода при нулевом смещении (на площадь перехода)

+ CJSW={3.816E-10*SQRT(S_NSUB)/S_LENGTH}

*удельная емкость боковой поверхности p-n-перехода при нулевом смещении (на *длину периметра)

+ ETA={0.01*S_ETA}

*коэффициент статической обратной связи, влияющей на пороговое напряжение

+ THETA={0.12*S_TOX}

*коэффициент модуляции подвижности носителей

+ RSH = {1.66* S_LENGTH }

*удельное сопротивление диффузных областей истока и стока

+ KP=

*коэффициент пропорциональности

+ GAMMA=

*коэффициент влияния подложки на пороговое напряжение

+ LD=

*длина области боковой диффузии

*Параметры, не зависящие от масштабирования

+ UO=80

*поверхностная подвижность носителей

+ PB=0.8

*напряжение инверсии приповерхностного слоя подложки

+ DELTA = 0.1

*коэффициент влияния ширины канала на пороговое напряжение

+ KAPPA= 0.2

*коэффициент насыщения поля

+ VMAX=2E5

*максимальная скорость дрейфа носителей

+ FC=0.5

*коэффициент нелинейности барьерной емкости прямосмещенного перехода

*подложки

44

+ MJ=0.42

*коэффициент, учитывающий плавность перехода подложка – сток (исток)

+ MJSW=0.31)

*коэффициент наклона боковой поверхности перехода подложка-сток (исток)

* Задание на моделирование – построение ВАХ

.step param Length 0.55u 0.1u 0.1u vds 1 0

vgs 2 0

mn1x 1 2 0 0 n1x

.dc vds 0 5 0.5 vgs 0 5 1

.probe ID(mn1x)

.end

Параметры, подставляемые в модель и являющиеся функциями от масштабируемых параметров, рассчитать по формулам (4) – (9). Поверхностная подвижность носителей:

 

UON=260 См2/(В·с);

 

UOP=80 См2/(В·с)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примечание. Запись в SPICE: SQRT(X)

соответствует X1/2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7.3

 

Технологические параметры, полученные в результате применения законов

 

 

 

 

 

 

масштабной миниатюризации

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Параметр

 

Технология

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LDRAW, мкм

 

0.55

 

 

0.33

 

0.23

 

0.16

 

0.09

 

1/SL

 

1/S

 

LEFF, мкм

 

0.41

 

 

0.25

 

0.18

 

0.12

 

0.07

 

1/SL

 

1/S

 

XJ, нм

 

200

 

 

120

 

90

 

60

 

35

 

1/SL

 

1/S

 

VDD, В

 

5.0

 

 

3.3

 

2.5

 

1.8

 

1.2

 

1/SV

 

1/S0.078

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1/S0.71

 

TOX, нм

 

9.8

 

 

6.5

 

4.9

 

3.5

 

2.5

 

1/ST

 

 

NSUB, см–3

 

3.5·1016

 

6.6·1016

10.0·1017

1.6·1017

 

3.1·1016

 

SSUB

 

S1.27

 

VTO, В

 

0.97

 

 

0.72

 

0.60

 

0.50

 

0.41

 

1/SVT

 

1/S0.44

 

VTD, мВ

 

170

 

 

120

 

100

 

80

 

60

 

1/SVTD

 

1/S0.52

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7.4.

 

 

Параметры масштабирования для SPICE-моделирования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Параметр

 

 

Технология

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

масштабирования

 

 

 

 

 

 

 

 

0.55-мкм

0.33-мкм

0.23-мкм

0.16-мкм

0.09-мкм

0.07-мкм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BaseLength, нм

 

 

550.0

550.0

550.0

550.0

550.0

550.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

1.000

1.667

2.391

3.438

6.111

7.857

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S_len

 

 

1.000

1.667

2.391

3.438

6.111

7.857

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S_tox

 

 

1.000

1.437

1.857

2.403

3.615

4.322

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S_vdd

 

 

1.000

1.490

1.974

2.620

4.104

4.992

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S_nsub

 

 

1.000

1.913

3.026

4.798

9.963

1.371

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45

S_vto

1.000

1.252

1.468

1.722

2.218

2.477

 

 

 

 

 

 

 

S_dvt

1.000

1.490

1.974

2.620

4.104

4.992

 

 

 

 

 

 

 

S_eta

1.000

0.310

0.136

0.059

0.016

0.009

 

 

 

 

 

 

 

Контрольные вопросы.

1.Как составить схему моделирования для частотного анализа?

2.Как в программе PSpice вывести в окне результатов АЧХ и ФЧХ?

3.Как определяются частотные параметры схемы?

4.Перечислите основные задачи автоматизации схемотехнического проектирования.

46

Лучинин Виктор Викторович, Трушлякова Валентина Владимировна,

Садовая Ирина Михайловна

Учебно-методическое пособие СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова,5

47