SEL과 실바코가 산화물 반도체 FET의 SPICE 모델을 공동 개발

AI 애플리케이션에 산화물 반도체를 빠르게 적용할 수 있는 모델

일본 요코하마 (2021-4-14)

SEL (Semiconductor Energy Laboratory)과 실바코는 오늘 AI 등의 다양한 분야에 활용할 수 있는 산화물 반도체 FET의 SPICE 모델을 공동 개발했다고 발표하였습니다.

SEL이 개발한 결정 산화물 반도체 CAAC-IGZOⓇ FET (c-axis aligned crystalline indium-gallium-zinc oxide FET)은 누설 전류가 극히 낮아 메모리, IC를 포함한 반도체의 전력 소모를 크게 감소시킵니다. 새로운 반도체 소자는 다가오는 AI 시대에 전력 소비 감소에 도움이 되는 핵심 소자가 될 것으로 기대됩니다. 지금까지는 회로 설계에 필수적인 SPICE 시뮬레이션용 컴팩트 모델을 이용할 수 없었으며, 시뮬레이션을 통해 상세한 회로 특성을 재현하는 것이 어려웠습니다.

공동 개발한 CAAC-IGZO FET용 컴팩트 모델은 CAAC-IGZO FET의 물성과 동작 모드를 확장한 전하 기반 모델로 멀티-게이트 핀펫의 산업 표준 모델인 BSIM-CMG를 기반으로 합니다. 새로운 컴팩트 모델은 산화물 반도체 FET의 특성을 충실히 재현할 수 있습니다.

  • 컴팩트 모델의 장점
  • 산화물 반도체의 축적 모드 동작을 모델링
  • L/W 확장성 및 온도 의존성 모델링
  • Fin 형상을 갖는 멀티-게이트 구조 지원
  • 바텀 게이트에 의한 임계 전압 제어 모델링
  • 계면 트랩 전하 및 서브갭 부분 전하 모델링
  • 업계 표준 Verilog-A 언어로 구현

SEL과 실바코는 4월 8일부터 11일까지 중국 청두에서 열린 EDTM2021 컨퍼런스에서 CAAC-IGZO FET의 컴팩트 모델에 관한 논문을 발표했습니다. 이에 대한 자세한 내용은 EDTM2021을 참조하여 주십시오.
https://ewh.ieee.org/conf/edtm/2021/

새로운 SPICE 모델 카드는 SEL의 측정 데이터를 활용하여 실바코의 SPICE 모델 추출 툴, Utmost IV로 생성하였으며, 실바코의 고성능 회로 시뮬레이터, SmartSpice로 검증하였습니다. 이 모델은 SEL의 CAAC-IGZO FET 기술을 사용하는 제휴사가 사용할 것입니다.

SEL의 Takayuki Ikeda CD 사업부 책임자가 이야기합니다. “CAAC-IGZO FET는 백 게이트가 있어, 탑 게이트에 독립적으로 전류를 제어할 수 있습니다. 그러나 회로 시뮬레이션에 적합한 모델이 없어서 설계에 한계가 있었습니다. 이러한 한계를 없애기 위해 실바코와 제휴하여 CAAC-IGZO FET 모델을 개발하였습니다. 업계에서 새 모델을 채택하여, CAAC-IGZO FET를 폭넓게 활용하기를 기대합니다.”

실바코의 Naoto Kameda 일본 법인 사장이 이야기합니다. “SEL과 협력하게 되어 매우 자랑스럽습니다. 산화물 반도체 기술에 대한 수년 간의 경험과 앞선 지식을 활용하여, 산화물 반도체의 난제 중 하나인 컴팩트 모델을 개발하였습니다. CAAC-IGZO FET 기술로 개발한 많은 애플리케이션에서 본 SPICE 모델이 폭넓게 쓰일 것을 기대합니다.”

Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd.

SEL은 1980년 설립되어 연구개발에 특화된 독특한 비즈니스 모델을 실천하였습니다. 2008년에 SEL은 주요 테마 중 하나로 산화물 반도체에 대한 연구를 시작하였으며, 현재 결정 산화물 반도체 기술을 LSI에 적용하는 데 주력하고 있습니다. SEL은 일본 아츠기에 본사를 두고 있습니다.
*CAAC-IGZO는 SEL.의 등록 상표입니다.
(일본 상표 등록 번호 5494218, 미국 상표 등록 번호 5953379)
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