IC-CAP 提取模块

IC-CAP 为众多常用器件模型提供交钥匙提取模块。另外，IC-CAP 提供了开发定制模型方程和提取流程步骤的灵活性，以针对您的特定流程定制模型。 这种内置提取模块易于使用，并且包含适当的测量设置、图形定义、数学转换、优化例程和自动宏，以帮助您更快地开始建模。也可以将这些提取模块用作基础或模板，使用您自己的提取技术构建定制模型。 IC-CAP 包含各种模型，如 Diodes、MOS、BJT、MESFET/HEMT、Noise、Thermal Effects 等。对不同类型的器件可以选择不同的模型。建模能力不受提取模块的限制。IC-CAP 的开放体系结构使您能够将您自己的模型和模型提取流程直接构建到 IC-CAP 中。 IC-CAP 支持采用极为高效和自动化提取算法的工业标准模型，包括几个采用了独特技术的高频模型，这些高频模型面向的是标准模型不适用的特殊应用。 这些专有 Agilent EEsof EDA 模型也用在 Agilent EEsof EDA 先进设计系统的非线性高频电路仿真工具中。 噪声模型 IC-CAP MOS 模型 IC-CAP BJT 模型 IC-CAP MESFET 模型 Localized Versions   Worldwide   Korea   Taiwan

1/f 噪声建模包

1/f 噪声或闪烁噪声是在低频时产生的重要噪声源。深亚微米 CMOS、BJT、FET 和 HBT 器件以及射频被动元件的 1/f 噪声的精确测量和建模对于射频电路设计至关重要。

例如，1/f 噪声在振荡器设计中显现为相位噪声，该噪声会混入振荡器的频率，因而导致振荡器工作不稳定。嘈杂的本地振荡器信号可以降低接收机器的可用动态范围和选择性，从而使其很难恢复混杂在噪声中的信号。

该建模包提供如下好处：

• 可重复的测量解决方案。
• 精确可靠的测量系统。
• 全自动、快速、有效且易用的提取例程，利用了 IC-CAP Release 2001 的最新增强功能和新功能。

1/f 噪声包在 IC-CAP 中提供了开放灵活的提取例程。此模型文件包含使测量和提取过程实现自动化的安装和向导，是一种按钮解决方案。例如，图形用户界面 (GUI) 层调用对话，该对话指导您逐步完成整个测量、提取和仿真过程。

这种直观的开始向导 (Start Wizard) 指导您成功完成参数提取的所有步骤。

首先选择直流偏置点 Vd

在给定 Vg 处提取参数 Ef

提取参数 Af 和 Kf

噪声建模的关键要素是可靠且可重复的测量系统。IC-CAP 提供控制仪器的驱动程序，如用于直流测量的 Agilent 4142B/4156C 模块化直流源/精密半导体参数分析仪，用于噪声测量的 Agilent 35670A 动态信号分析仪。

可使用提供的界面轻松设置仪器和其他测量条件

这种模块为 MOSFET 和 BJT 器件提供噪声模型。

BSIM4 建模包

BSIM4 建模包为加利福尼亚大学伯克利分校的 BSIM4 模型提供了全面的 DC 至 RF CMOS 建模工具包。85194K BSIM4 建模包是在开放灵活的 IC-CAP 软件环境中，与 AdMOS 合作开发的，该建模包为 CMOS 器件建模提供了全面的工具。

该包提供如下好处：

• 易于执行的交钥匙提取流程，采用了一流的图形用户界面。
• 集成了“smart 技术”提取流程，该流程可快速有效地产生精确提取的模型。这将节省您总体建模工作的时间。
• 采用高效去嵌入方法的高精度 DC、CV 和 RF 测量例程。
• 精确的提取和优化功能，用于可全面缩放的所有 DC、CV 和 RF 模型。
• 易于配置仓模型，不会中断。
• 灵活开放的提取包使您能够遵循预定提取流程或创建定制调整，以更好地满足您的特定建模过程的需要。

特性概览

• 使用 STI 机械应力效应完成高精确 DC、CV、RF 提取包和行业标准 BSIM4.4 模型的温度提取例程。菜单驱动测量设置使您能够快速捕获开始建模所需要的数据。
• 易于使用的用户界面引导您逐步完成整个器件测量和参数提取优化过程。在您对自己的提取流程十分熟悉后，可以设置该过程以进行自动提取。
• 预定义的图形优化器和调谐器可以使您高效地与您的模型提取流程互相作用。
• HTML 报告自动生成器，它将产生最终结果的完整文档。

BSIM 4.5 模型

U.C. Berkeley BSIM4 模型是 MOSFET 器件的工业标准模型。开发 BSIM4.5 的目的是为了解决与 BSIM4.4 模型相关的几个问题并对其加以改进。在 2005 年 7 月召开的小型模型委员会 (CMC) 会议上提出了开发计划和进度，并对其进行了讨论。此次修改由几家公司进行了测试，并且将他们的反馈反应在了此版本中。

相对 BSIM4.4.0，BSIM4.5 有以下功能改进：

• 用来说明库仑散射和沟道长度的迁移率模型，该沟道长度依赖于由于高 halo-doping 产生的迁移率。
• 可扩展的衬底电阻模型 (rbodyMod = 2)，可以随沟道长度、沟道宽度和指状物的数量扩展。
• 现在可以将门限电阻参数 XGW、NGCON 指定为实例参数。
• 模型参数 VOFF、VFBSDOFF 改进的温度依赖性。
• 增强后的 tempMod = 2，其中 Vth(DITS) 和栅级通道模型是标称温度的函数，并添加了依赖于平带电压的温度。
• 新实例参数 DELVTO 代表临界电压变量。
• 由于存在离子散射，增强效应模型使一些器件参数 (Vth, U0, K2) 随着植入模具边缘距离的变化而变化。
• 将全部 BSIM4 Vth 模型实现到了所支持的 Igc 方程式中。

BSIM 4 通用模型信息

BSIM4 模型解决了亚-0.13 微米 CMOS 技术和 RF 高速应用的许多重要建模问题。BSIM3.3 模型中的一个主要效应是引入应力效应或 STI 效应的过程，此过程根据有效区域中器件的有效区域几何尺寸和位置，对器件性能进行建模。

对 BSIM3v3 进行的主要改进和性能增加包括：

• 引入应力效应过程的可扩展应力效应模型。
• 统一标准的电流饱和模型包括所有电流饱和度机制 - 速度饱和、速度过调量和源端速度限制。
• 温度模型形式便于预测饱和速度、迁移率和 S/D 电阻上的温度效应。
• Non-Quasi-Static (NQS) 模型。
• 门限直接通道电流模型适用于多层门限电介质。
• 门限感应漏级泄漏 (GIDL) 电流模型。
• 感应门限噪声模型。
• 量子机械电荷层厚度模型。
• 增强整体热噪声模型的精度和灵活性。
• 改进了正向体偏置模型的精度。
• RF、高频模拟和高速数字应用的固有输入电阻的模型。
• 多臂器件的布局依存寄生模型。
• 以及 RF 建模的灵活衬底电阻网络。

使用 IC-CAP BSIM4 工具包使精确测量 DC 到 RF 变得轻松

IC-CAP 便于控制标准建模硬件，完整测量 DC、CV 和 RF，测量值可达 67 GHz。

BSIM4 建模包提供交互式的用户界面，使得可以非常轻松地配置仪器、所有 DC 待测设备、电容、DC Diode 和 S-参数测量的输入和输出。

只需按照从左到右的流程，您就会发现在 IC-CAP 的 BSIM4 工具包中，设置仪器和进行器件测量非常简单。

以下简单步骤可以完成 DC、CV 和 DC Diode 测量：

1. 配置 DC 晶体管、电容和 DC Diode 的“开始”、“停止”和“步骤”。
2. 添加您想要测量温度建模器件的温度。
3. 配置您想要使用的开关矩阵。
4. 添加您要测量的用于几何标度和 STI 效应建模的器件。
5. 然后配置 DC 晶体管、电容或 DC Diode 测量。

了解更多信息 ...

单击以下链接了解有关 BSIM4 工具包的更多信息：

• BSIM4 器件建模工具包

BSIM3v3 建模包

BSIM3v3 建模包由 AdMOS 在 Agilent EEsof EDA IC-CAP 框架中开发，包含用于 U.C. Berkeley BSIM3v3.2 MOS 模型最新版本的提取例程，便于参数提取的提取模板，进行修改以适合您流程的建模工具包。

特性概览

• BSIM3v3.2 的 DC、CV、温度和噪声提取
• 对 MOS/CMOS 进行高频效应建模的方法
• 灵活的用户可配置提取策略

BSIM3 建模包提供：

• 快速且可重复的直接提取方法。
• 单组参数的提取，适合各种几何尺寸的器件（不需要进仓）。
• 文档中提供了详细的技术描述。
• 精确、快速且易于使用的解决方案。有关 BSIM3v3 建模包的精确性的详细信息，请参阅 Adobe Acrobat 文件：BSIM3v3 基准包 (PDF，456 KB)。

直接参数提取方法基于 BSIM3v3.2 的物理方程，基本不需要优化就可得到所测量数据和仿真器件数据间的最好吻合。以这种方式提取的参数可以为进一步的统计建模提供更可靠的数据库。

组提取策略涵盖了与几何尺寸相关的效应，因此可以使用一组参数集来准确适应各种几何尺寸的器件（不需要进仓）。

可以使用 BSIM3v3 建模包提取以下效应：

• 短和窄通道对门限电压的影响。
• 非一致的纵向和横向掺杂效应。
• 迁移率下降。
• 载流子速度饱和。
• 源极和漏极寄生电阻。
• 次门限电导。
• 体电荷效应。
• 通道长度调制。
• 漏极感应势垒降低。
• 衬底电流感应的体效应（热电子）。
• 结电容、本征电容、非本征电容。
• 温度依赖性。
• 噪声行为。
• 高频效应。

加州 Berkeley 大学 MOS Level 2, 3 模型

IC-CAP 包含加州 Berkeley 大学基于物理的 Level 2 和半经验 Level 3 MOSFET SPICE 模型。

这些模型传统上用于低至 1 微米柵级宽度的器件。提取过程包括测量 3 种不同几何维度的器件：大沟道、窄沟道和短沟道。

其结果是包括与沟道长度及宽度相关的模型参数全集。如果只有一种器件尺寸，您可提取所有模型为同一尺寸的参数子集。

Agilent Root MOSFET

这一基于数据的模型使用器件工作范围内 S-参数的样条拟合和器件数据阵列。

它的通用方法能精确捕获特定器件的非线性。对于数字和模拟三端应用，它有高度自动化的模型产生。

Philips MOS 模型 9，具有快速提取和结电容模型

Philips MOS Model 9 是适用于数字和模拟电路应用的紧凑 MOSFET 模型。它用一个方程式计算所有器件工作区的电流和电荷变量。

为所有重要物理效应建立模型，如衬底体效应，漏极感应势垒降低，沟道长度调制和雪崩倍增。

MOS Model 9 属公共产权，通过 Philips 研究实验室，爱尔兰科克大学国家微电子学研究中心 (NMRC) 和 Agilent EEsof EDA 的合作研制，已在 IC-CAP 中实现。

这种快速提取方法已在 IC-CAP 中实现。使用这种方法，只需要为参数提取作最少的优化。

例如，使用该快速提取方法，提取一套参数仅需 40 个 I-V 数据点。而常规方法对每个晶体管通常需要 500-600 个 I-V 数据点。

因此您能更快建立一个统计模型库。IC-CAP 中也已实现使用提取方法的结电容模型。

有关 Philips MOS Model 9 （包括模型特性、参数说明、模型方程式和源代码）的详细信息，请单击以下链接：

• Philips 半导体紧凑晶体管模型：MOS Model 9

BCTM VBIC BJT

VBIC 是 Vertical Bipolar Inter-Company 的缩写，这是由 BCTM（双极电路与技术协会）联盟开发的公共产权模型。它为准饱和、雪崩和衬底效应建模。最新版包括自热效应模型。

Agilent EEsof EDA 实施 IC-CAP 中 VBIC 的最新版（具有高效的和精确的提取例程和高级自动功能）。

Philips MEXTRAM BJT

IC-CAP 提供 MEXTRAM 503 和 504 模型的提取例程。

MEXTRAM 是最精致晶体管模型。它是公共产权 BJT 模型。通过 Philips 研究实验室、TU Delft 和 Agilent EEsof EDA 的合作研制，已在 IC-CAP 中实现（如 Philips MOS Model 9）。该模型在 Philips 公司中广泛使用，并证明是非常有效和精确的。

MEXTRAM 模型考虑了与现代 BJT 技术相关的许多物理现象，因此比传统 SPICE Gummel-Poon 模型更为精确。该模型的 IC-CAP 实现具有最有效和精确的提取例程及自动化特性。

有关 Philips MEXTRAM BJT 模型（如模型特性、参数说明、模型方程式和源代码）的详细信息，请单击以下链接：

• Philips 半导体紧凑晶体管模型：Mextram

高频 BJT 模型包

高频 BJT 模型包提供以下具有高频范围的基于 Gummel-Poon 的 BJT 模型。

• Gummel-Poon BJT 模型
  
  这种半经验模型是 BJT 器件的工业标准。IC-CAP 利用 DC、电容-电压 (CV) 和 S 参数测量的组合提取 Gummel-Poon 参数。

• Agilent EEsof EDA 高频 Gummel-Poon BJT
  
  该模型包括三端 NPN BJT 器件的 RF 提取例程。用 S 参数测量代替 CV 测量，使结电容提取更加方便和精确。这一提取的理想化方法还包括基极电阻和反向早期电压。

• Agilent EEsof EDA EEBJT2 BJT
  
  这是基于 Gummel-Poon 模型的模型，经修改而改进 AC 和 DC 参数的精度。对于三端、高频和封装器件，通过宏实现高度自动化。

MESFET 模型包

MESFET 模型包提供以下用于高能 FET 和 HEMT 器件的 MESFET 模型：

• Curtice, Statz MESFET
  
  这些模型包括对三种流行工业标准 MESFET 模型的提取例程，它们是：Curtice quadratic、Curtice cubic 和 Statz (Raytheon) 模型。这三种模型的区别是在描述器件 DC 和 AC 特性的经验关系式中。IC-CAP 从 DC 和 S 参数测量的组合中提取模型参数。

• Agilent EEsof EDA EEFET3 / EEHEMT1
  
  这些是适用于一般 GaAs FET 应用的非线性经验模型，包括：大信号、三端 IC 和封装器件。它们建立 DC、偏置相关 S-参数、时间延迟、副阈值电流和 Rds 离散的精确模型。
  
  还包括基于 Agilent EEsof EDA 模型原方程式的漏极电流模型，以及包括横向电容效应的先进 Cgs 和 Cgd 模型。并考虑了漏极电流中的静态自热效应。该模型通过对封装寄生参数的自动提取提供高度自动化的参数提取技术。除了Gm-Vgs 行为外，HEMT 与 MESFET 非常相似。
  
  EEHEMT1 是 EEFET3 的一个超集，具有为 HEMT 的 Gm 压缩建模的全套分析功能。

Agilent Root MESFET / HEMT

基于数据的模型独立于工艺和技术，适用于大信号的三端器件应用。它们为 GaAs FET 和 HEMT 的非线性建模，包括频率扩散。这些模型是可压扩的，适用于不同的几何尺度，具有自动的数据采集和高速的模型生成功能。

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