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Utmost IV:器件特征化与SPICE建模

Utmost IV提供了一个易于使用、数据库驱动的环境,用于描述半导体器件的特性,并为模拟信号、混合信号和射频应用生成准确、高质量的SPICE模型、宏模型和Verilog-A模型。

简介

随着器件几何尺寸的缩减,精确的模型对于电路设计人员越来越重要,他们需要能够准确预测直流、射频和噪声行为的仿真模型,以控制器件工艺性能的统计偏差。另一方面,对于不同的工艺制程,所使用的仿真模型也往往有差异。鉴于建模测量需要数小时甚至数天的时间,测量控制软件需要与探头等仪器配合使用,以实现不同温度下的自动测量。

Silvaco Utmost IV是解决这些前沿CMOS和化合物半导体器件表征和建模挑战的首选解决方案。Utmost IV包括以下组件:

Acquisition模块

此模块用于使用各种类型的电气测试设备直接测量真实器件,测量的结果(又称“数据集”)直接存储在数据库中。此外,数据集也可以从TCAD或其他SPICE模拟中生成。这在比较两个SPICE模型或者从SPICE模型类型转换为另一个模型类型时非常有用。

Optimization模块

此模块用于提取和优化SPICE模型参数,以获得仿真结果和器件测量特性之间的精确拟合。模型提取的数据是存储在数据库中的数据集。支持为所有类型的器件生成紧凑型、宏(子电路)和Verilog-A模型。

Corner和Retargeting模块

此模块用于创建Corner模型和重定向现有模型。它支持基于电气测试(ET)数据表和趋势图进行快速的模型调整,可灵活定义目标和修改测量设置。

Script模块

此模块提供了一个脚本接口,支持用户编写自定义的JavaScript脚本来测量、提取、优化和存储结果。

Mode Check模块

此模块可帮助用户轻松探索和测试现有的MOSFET器件模型。它的图形用户界面十分简洁,支持用户查看特性曲线或绘制提取的器件特性,如阈值电压与器件长度的关系。该模块无需创建到数据库的接口,很适合快速检查遗留模型。

Quick-Start模板

Utmost IV中提供了最常用的MOSFET、TFT、HEMT、IGBT、BJT和二极管模型的优化模板,能够加速程序设置,提高用户的效率。项目的配置简单易行,每一步都有清晰的指示。使用这个功能不需要太多的建模经验,十分易用。

功能特性

  • 将用户的数据存储在文件系统或数据库中
  • 支持任何器件类型的自动化测量和SPICE模型提取
  • 全面控制所有测量条件
  • 超过100种不同的测量仪器
  • 开放的设备驱动架构,用户可自行修改或创建
  • 提取任何紧凑型、宏模型或Verilog-A SPICE模型
  • 整合直接提取和参数优化技术
  • 仿真和优化任何数据组合,包括提取的数据值
  • 多种先进的优化算法,如基因算法等
  • 高速多线程的SmartSpice接口
  • 支持SmartSpice、HSPICE、Eldo和Spectre仿真器
  • Verilog-A模型和提取序列共同开发平台
  • 与TCAD工具集成,为SPICE模型开发提供工艺仿真功能
  • 使用Firebird关系数据库来存储、共享和重复使用数据
  • 数据导入非常轻松,包括Utmost III遗留数据、TCAD仿真文件或类似软件的数据文件

优势

  • 适用于半导体器件建模的行业标准,功能丰富并支持用户自编程
  • 快速且精确的自动测量软件
  • 功能强大且易于使用的器件特性化工具
  • 高效、灵活且强大的标准SPICE建模软件
  • 与TCAD无缝集成,实现了从TCAD仿真到Signoff验证和验收的定制化完整设计流程

应用

  • 器件特征化,SPICE模型生成

相关资源

Isato Ogawa,Tomoharu Yokoyama,Mutsumi Kimura,
“Simulation of neural network using ferroelectric capacitor,”
IEICE Technical Report Vol.117 No.372, No.373 , Dec 2017

Dondee Navarro*, Takeshi Sano*, and Yoshiharu Furui*,
“A Sequential Model Parameter Extraction Technique for Physics-Based IGBT Compact Models,”
IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 60, Issue 2, pp. 580-586, Feb. 2013.
*Silvaco engineer

Masataka Miyake, Dondee Navarro*, Uwe Feldmann, Hans Juergen Mattausch, Takashi Kojima, Takaoki Ogawa, and Takashi Ueta,
“HiSIM-IGBT: A Compact Si-IGBT Model for Power Electronic Circuit Design“,
IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 60, Issue 2, pp. 571 – 579, Feb. 2013.
*Silvaco engineer

Si、GaN和SiC功率器件的SPICE建模

How to Model and Simulate Flat Panel Pixel Arrays