МОДЕЛИРОВАНИЕ_И_РАСЧЕТ_ХАРАКТЕРИСТИК_ЭЛЕМЕНТОВ_ИНТЕГРАЛЬНЫХ_СХЕМ
.pdfоси 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