Utmost IV
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Utmost IV：デバイスモデリングとSPICEモデル抽出
Utmost IVは、測定ベンチで取得したデバイスデータやTCADでシミュレーションしたデータから、回路チームがシミュレーションに使用するコンパクトモデルを構築します。
Utmost IVでできること
Utmost IVはデバイス特性を測定またはシミュレーションし、BSIM-CMG、BSIM4からHiSIM、PSPまで、回路設計者やPDKが利用するSPICEコンパクトモデルを抽出します。設定済みテンプレートから各モデルをフィッティングし、設計キットに組み込む前にプロセスコーナー全体で結果を確認します。TCAD業務と回路チームのシミュレーションをつなぐデバイスモデリング工程を担います。
デバイスモデリング機能
データ取得
高速データ取得エンジンが測定を実行するため、特性評価は手作業でスイープを設定する作業から、スクリプトによる処理へと変わります。ドライバはオープンアーキテクチャです。Silvacoが提供するドライバを編集することも、お使いの測定器向けに独自のドライバを作成することもできます。
抽出
対応するすべてのモデルタイプで、物理に基づく初期パラメータ推定値を含む設定済みテンプレートから開始するため、解に近い状態からフィッティングできます。AI・機械学習オプティマイザに加え、Levenberg-Marquardt法、Hooke-Jeeves法、粒子群最適化、ガウス過程など、8種類の数学的オプティマイザを利用できます。TCAD結果またはデバイス測定データを入力してください。Silvacoは、従来数週間を要したモデル作成を数分で実現するとしています。
モデルライブラリ
BSIM-CMG、BSIM4、BSIM6、HiSIM、PSPに加え、RF、パワーMOSFET、信頼性モデルを提供します。ライブラリは、マルチフィンガー、FinFET、GAAFETデバイスから新しいアーキテクチャまで対応します。標準モデルでデバイスを記述できない場合は、Verilog-Aで記述するか、マクロモデルを構築できます。
ワークフロー
実験計画法により、時間をかける価値のある測定を決定します。続いて抽出、統計解析、コーナー検証を実行し、信頼性、経年変化、温度の確認も同じ処理で行います。プロセスが変わっても、最初からやり直すのではなくモデルを反復更新できます。
検証と展開
マルチスレッドのSmartSpiceインターフェースにより、すべてのモデルをリリース前に完全なSPICEシミュレーションで検証します。これにより、モデルを生成したツール内だけでなく、シミュレータでもフィッティングを確認できます。設計者はCadence、Synopsys、Mentorの環境で、SmartSpice、HSPICE、Eldo、Spectre、LTspice、QSPICEを使用してモデルを利用できます。Utmost IV自体は、WindowsまたはLinux上で、オンプレミス、HPCクラスタ、クラウドで動作します。
TCADフローにおける位置付け
Victory Processが構造を構築し、Victory Deviceが解析します。Utmost IVは、その
結果またはシリコンの測定値を、回路シミュレータで読み込めるモデルに変換します。
入力
特性
シリコンの測定値、またはVictory Deviceのシミュレーション結果
設計側から見たSPICEモデル抽出
回路設計者がUtmost IVを開くことはほとんどありません。それでも、実行するすべてのシミュレーションは、そのモデルを受け継いでいます。誰も抽出していないコーナーは、その条件でシリコンが故障するまで見えません。そのため、ここでの抽出は、見栄えのよいカーブフィッティングで終わらず、検証まで行います。
実績とリソース
アカウントなしですべて閲覧できます。
お客様
2022年2月
Fraunhofer ISIT
EU Chips ActのAPECSパイロットラインへの参画を通じ、8インチウェハでのGaNおよびMEMS開発に、Victory TCAD、Utmost IV、SmartSpiceを組み合わせたDTCOフローを使用しています。
「特に、エンジニアリング基板に基づく高耐圧の横型・縦型GaNデバイスの現在の開発では…正確に較正されたプロセスモデルとデバイスモデルを必要とする多くの物理現象が見られます。」
Michael Mensing, Ph.D.、Advanced Devices Group責任者
お客様
2022年2月
Excelliance MOS
炭化ケイ素パワーデバイス向けにVictory TCADとUtmost IVによるDTCOフローを採用しました。Utmost IVが電気的測定を自動化し、SPICEモデルを抽出します。
「Victory TCADとUTMOST IVを組み合わせたSilvacoのDTCOフローにより、デバイス性能をシミュレーション、解析、改善でき…革新的なパワーソリューションをより迅速に市場へ投入するのに役立っています。」
Fermi Liu、研究開発部門ディレクター
発表論文
2022年2月
物理ベースのIGBTコンパクトモデルのための逐次モデルパラメータ抽出手法
SilvacoのエンジニアであるDondee Navarro、Takeshi Sano、Yoshiharu Furuiによる論文。IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 60, Issue 2, pp. 580–586。物理ベースのIGBTコンパクトモデルのパラメータを段階的に抽出する手法です。
発表論文
Masataka Miyake, Dondee Navarro, Uwe Feldmann, Hans Juergen Mattausch, Takashi Kojima, Takaoki Ogawa and Takashi Ueta, “HiSIM-IGBT：パワーエレクトロニクス回路設計のためのコンパクトSi-IGBTモデル,” IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 60, Issue 2, pp. 571–579, 2013年2月
Dondee Navarro, Takeshi Sano and Yoshiharu Furui, “物理ベースのIGBTコンパクトモデルのための逐次モデルパラメータ抽出手法,” IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 60, Issue 2, pp. 580–586, 2013年2月
Isato Ogawa, Tomoharu Yokoyama and Mutsumi Kimura, “強誘電体キャパシタを用いたニューラルネットワークのシミュレーション,” IEICE Technical Report Vol. 117 No. 372, No. 373, 2017年12月
Utmost IVの評価またはサポート
評価中、使用中、問題が発生している場合では、目的に応じて窓口が異なります。
評価をご検討の方
1つのデバイスの測定値、またはシリコンがまだない場合はTCAD結果をご用意いただき、必要なモデルタイプをお知らせください。
お困りの方
有効な保守契約がある場合、サポートポータルでケースを作成し、進捗を確認できます。測定器ドライバやモデルの収束に関する質問は、早めにご相談ください。
デバイスモデリングに関する質問
SPICEモデル抽出とは何ですか？
SPICEモデル抽出は、実デバイスを再現するために回路シミュレータが必要とするパラメータセットを生成します。測定またはシミュレーションでデータを収集し、BSIM、HiSIM、PSPなどの標準モデルの曲線が一致するまで調整します。設計チームには、生データではなくパラメータを渡します。
Utmost IVはどのコンパクトモデルに対応していますか？
BSIM-CMG、BSIM4、BSIM6、HiSIM、PSP、RFモデル、パワーMOSFETモデル、信頼性モデルに加え、マクロモデルとVerilog-Aに対応しています。マルチフィンガー、FinFET、GAAFETデバイスや新しいアーキテクチャも対象となるため、特殊な構造でもモデル化の手段を確保できます。
実測シリコンの代わりにTCADシミュレーションからモデルを抽出できますか？
はい。Victory Deviceでシミュレーションした特性をオプティマイザに入力すると、シリコンが存在する前にコンパクトモデルを得られます。ウェハが完成したら、同じテンプレートを使って測定値から再抽出し、両者を比較することでシミュレーションの一致度を確認できます。
抽出したモデルはどのSPICEシミュレータで使用できますか？
SmartSpice、HSPICE、Eldo、Spectre、LTspice、QSPICEで使用でき、Cadence、Synopsys、Mentorの設計環境に読み込めます。どれを使用する場合でも、モデルは設計に渡される前にSmartSpiceで実行済みなので、お客様が初めてシミュレーションするわけではありません。
Utmost IVはどの測定器に対応していますか？
ドライバは対応ハードウェアを限定した閉じた構成ではなく、オープンアーキテクチャのため、ドライバを作成できる測定器であれば対応できます。既存ドライバを新しい機器向けに調整でき、データ取得エンジンが測定を実行します。使用する測定器を技術専門家にお伝えいただければ、必要なドライバ作業をご案内します。
Utmost IVはPDK開発にどのように組み込まれますか？
単一の公称デバイスだけでなく、統計モデルやコーナーバリエーションを含め、PDKで提供するモデルを生成します。ファウンドリやIDMは、これを使ってキットを構築・保守します。ファブレスチームは、提供されたモデルに照らして設計上の仮定を確認するために使用します。
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