IC-CAP 萃取模組

IC-CAP 為諸多熱門裝置模型提供全方位萃取模組。此外，IC-CAP 還提供開發自訂模型方程式以及萃取流程步驟的彈性，讓您針對特定的程序自訂模型。 易於使用的內建萃取模組，並加入適合的量測設定、繪圖定義、數學轉換、最佳化常式和自動化巨集，以協助您快速地展開建模作業。當您使用自己的萃取技術建立自訂模型時，也可以將這些萃取模組當成建模基礎或範本。 IC-CAP 可涵蓋種類廣泛的模型類型，例如二極體、MOS、BJT、MESFET/HEMT、雜訊、熱效應等等。各種裝置類型都有多種模型可供選擇。本軟體的建模功能並不限於我們的萃取模組。IC-CAP 具備開放架構，讓您直接在 IC-CAP 中建立自己的模型和模型萃取流程。 IC-CAP 支援最新的產業標準模型，提供高效率的自動化萃取演算法，並針對標準模型不適用的特殊應用領域提供多種採用獨特技術建立的高頻模型。 Agilent EEsof EDA 先進設計系統的高頻非線性電路模擬工具也使用了這些安捷倫 EEsof EDA 的獨特模型。 雜訊模型 IC-CAP MOS 模型 IC-CAP BJT 模型 IC-CAP MESFET 模型 Localized Versions   Worldwide   Korea   China

1/f 雜訊建模工具套件

1/f 雜訊或閃爍雜訊是低頻時會產生的一種重要雜訊來源。對 RF 電路設計而言，精確量測和建模深次微米的 CMOS、BJT、FET 和 HBT 裝置以及 RF 被動元件的 1/f 雜訊是很重要的。

例如，1/f 雜訊在振盪器設計中會以相位雜訊的型態出現，並會混入振盪頻率中，造成振盪器不穩定。含有雜訊的本地振盪器信號可能會降低接收器可用的動態範圍和選擇能力，使得要解出埋在雜訊中的信號變得相當困難。

本工具套件提供下列優點：

• 穩定一致的量測解決方案。
• 精確可靠的量測系統。
• 提供完全自動化、快速、高效率且易於使用的萃取常式。這些萃取常式運用全新 IC-CAP Release 2001 的最新增強功能和新功能。

1/f 雜訊建模工具套件在 IC-CAP 中提供開放有彈性的萃取常式。模型檔案包含設定和精靈，可自動化您的量測和萃取程序，您只要按下按鍵即可完成。例如，GUI 層會呼叫對話方塊，引導您逐步完成整個量測、萃取及模擬過程。

直覺式開始精靈會協助您完成每個步驟，讓您成功完成參數萃取

首先選擇一個直流偏壓 (DC bias) 點 Vd

在特定的 Vg 下萃取 Ef 參數

萃取 Af 和 Kf 參數

雜訊建模的關鍵因素就是要有一套可靠又穩定一致的量測系統。IC-CAP 提供的驅動程式可控制儀器的執行，例如可進行直流量測的 Agilent 4142B/4156C 模組式直流電源/精確型半導體參數析儀，以及用於雜訊量測的 Agilent 35670A 動態信號分析儀等。

透過隨附的使用者介面，即可輕鬆設定儀器及其他量測條件

本模組提供適用於 MOSFET 和 BJT 裝置的雜訊模型。

BSIM4 模型套件

BSIM4 模型套件是適用於加州大學柏克萊分校 (U.C. Berkeley) BSIM4 模型的完整 DC to RF CMOS 建模工具套件。85194K BSIM4 模型套件是在開放而有彈性的 IC-CAP 軟體環境中與 AdMOS 合作開發而成，提供完整的 CMOS 裝置建模工具。

本工具套件提供下列優點：

• 全方位萃取流程，使用最新圖形使用者介面，讓您易於依循。
• 整合「智慧技術」的萃取流程，讓您有效率地快速產生精確的萃取模型。如此可節省您的建模時間和心力。
• 使用有效率的去嵌入方法之高精度 DC、CV 及 RF 量測常式。
• 針對所有完整可縮放的 DC、CV 和 RF 模型提供精確萃取和最佳化功能。
• 輕鬆設定 binned model 而無不連貫的問題。
• 有彈性且開放的萃取套件可讓您依照預先定義的萃取流程，或根據您特定的建模程序加以自訂修改。

功能概述

• 本完整套件針對受到 STI 機械應力效應作用的業界標準 BSIM4.4 模型，提供高精確度的 DC、CV、RF 和溫度萃取常式。功能表導向的量測設定讓您快速擷取必要的資料，以展開建模作業。
• 簡單易用的使用者介面逐步引導您以最佳化方式完成裝置量測和參數萃取。一旦瞭解您的萃取流程後，您就可將此程序設為自動化萃取。
• 預先定義的繪圖最佳化工具和調整器可讓您有效率地與模型萃取流程互動。
• 自動化 HTML 報告產生器可對您的最終結果產生完整的文件。

BSIM 4.5 模型

U.C. Berkeley 發展出來的 BSIM4 模型是 MOSFET 裝置的業界標準模型。BSIM4.5 則是針對解決與 BSIM4.4 模型相關的幾項問題和改善而開發出來的。在 2005 年 7 月的 Compact Model Council (CMC) 會議中已針對其開發計劃和進度加以討論。此修改版本已經過幾家公司的測試，並將其回饋意見整合在此版本中。

以下是 BSIM4.5 對 BSIM4.4.0 功能所做的改善：

• 提供一個運動模型，以說明在高劑量 HALO 摻雜下庫侖散射 (Coulombic scattering) 和通道長度的運動相依性。
• 可縮放的基板阻抗模型 (rbodyMod = 2)，可根據通道長度、通道寬度和指狀數加以縮放。
• 提供閘極電阻參數 XGW，現在可將 NGCON 指定為實例參數。
• 改善模型參數 VOFF、VFBSDOFF 的溫度相依性。
• 增強 tempMod = 2，其中 Vth(DITS) 和閘穿隧模型為額定溫度的函數，並加入平帶電壓的溫度相依性。
• 全新的實例參數 DELVTO 代表臨界值電壓變化。
• 提供增強的臨近效應模型，讓某些裝置參數 (Vth、U0、K2) 會由於離子散射，而隨佈植罩幕邊緣距離的改變而變化。
• 將完整的 BSIM4 Vth 模型佈植在使能 Igc 方程式。

BSIM 4 模型的一般資訊

BSIM4model 可處理次 0.13 微米 CMOS 技術和 RF 高速應用的許多重要建模問題。BSIM3.3 模型中涵蓋的主要效應之一是引發應力效應或 STI 效應的過程。它會根據作用區幾何和裝置在作用區中的位置，對裝置效能建模。

對 BSIM3v3 所做的主要改良及新增的項目包括：

• 對引發應力效應的過程提供可縮放的應力效應模型。
• 均勻的電流飽和模型，其中包含所有電流飽和機制 － 速度飽和、速度過衝和來源端速度限制。
• 提供溫度模型格式，讓您輕鬆預測對飽和速度、移動率和 S/D 阻抗的溫度效應。
• Non-Quasi-Static (NQS) 模型。
• 多層閘極介質的閘極直接通道電流模型
• 閘極引發的汲極洩漏 (GIDL) 電流模型。
• 閘極引發雜訊模型。
• 量子力學的充電層厚度模型。
• 改良整體熱雜訊模型的精確度和彈性。
• 改良順向體偏置的精確度。
• 提供適用於 RF、高頻類比和高速數位應用之固有輸入阻抗的模型。
• 多指狀裝置的佈局相依寄生電容模型。
• 對 RF 建模提供有彈性的基板阻抗網路。

使用 IC-CAP BSIM4 Toolkit 就可輕鬆進行 DC to RF 的精確量測

IC-CAP 可讓您輕鬆控制標準建模硬體，以完成 DC、CV 和 RF 量測，最高到 67 GHz。

BSIM4 Toolkit 提供互動式使用者介面，讓您輕鬆設定儀器、輸入和輸出所有進行測試的 DC 裝置、電容、DC 二極體和 S 參數量測。

只需依左到右的流程即可。您將發現有了 IC-CAP 的 BSIM4 Toolkit，設定儀器和進行裝置量測就變得非常簡單。

完成 DC、CV 和 DC 二極體量測的簡單步驟包括：

1. 對 DC 電晶體、電容和 DC 二極體設定開始、停止和步階。
2. 新增您要量測溫度建模裝置的溫度。
3. 設定您要使用的開關矩陣。
4. 新增您要量測幾何縮放和 STI 效應建模的裝置
5. 然後執行 DC 電晶體、電容和 DC 二極體量測。

有關更詳細的資訊...

按下以下連結，以取得有關 BSIM4 Toolkit 的更多資訊：

• BSIM4 Device Modeling Toolkit

BSIM3v3 模型套件

由 AdMOS 在 Agilent EEsof EDA IC-CAP 架構之下開發出來的 BSIM3v3 模型套件包含 U.C. Berkeley BSIM3v3.2 MOS 模型最新版的萃取常式、供您方便萃取參數的萃取範本，以及讓您根據自己的程序加以修正的建模工具組。

功能概述

• 可進行 BSIM3v3.2 的 DC、CV、溫度和雜訊的萃取
• 提供對 MOS/CMOS 高頻效應建模的方法
• 有彈性、使用者可設定的萃取策略

BSIM3 模型套件提供：

• 快速且穩定一致的直接萃取方法。
• 萃取適用於各式各樣裝置幾何（不需要 binning）的單組參數。
• 提供詳細技術說明的文件。
• 精確、快速且簡單易用的解決方案。有關 BSIM3v3 模型套件的精確度相關資訊，請參閱 Adobe Acrobat 檔案：BSIM3v3 Benchmark Binder (PDF，456 KB)。

此直接參數萃取方法係根據 BSIM3v3.2 的物理方程式而得，因此量測到的資料和模擬出來的資料之間的吻合度通常會很好，不需要最佳化或只需稍做微調即可。以此方式萃取的參數可提供更可靠的資料庫，以便進一步統計建模。

群組萃取策略涵蓋幾何相依效應，所以一組參數可精確套用於廣泛種類的裝置幾何（不需 binning）。

BSIM3v3 模型套件涵蓋下列效應：

• 臨界電壓的短與窄通道效應。
• 非均勻縱向與橫向摻雜效應。
• 移動率降低。
• 載波速度飽和。
• 寄生源與汲極阻抗。
• 次臨界導通。
• Bulk charge 效應。
• 通道長度調變。
• 汲極引發的能帶降低。
• 基板電流引發的基體效應（熱電子）。
• 接面、固有、外部電容。
• 溫度相依性。
• 雜訊行為。
• 高頻效應。

加州柏克萊大學 MOS Level 2、Level 3

IC-CAP 包含了加州柏克萊大學 (University of California-Berkeley) 發展出來之物理 Level 2 以及半經驗的 Level 3 MOSFET SPICE 模型萃取常式。

傳統上，這些模型是用於最小 1 微米閘極寬度的裝置上。該萃取程序包括量測三種不同的幾何：大通道、窄通道和短通道。

所得到的結果是一套完整的模型參數，包括通道長度和寬度相依性。如果只有單一種元件尺寸的話，您還是可以萃取出一組態完全模擬該單一尺寸的參數子集。

Agilent Root MOSFET

這套以資料為基礎的模型會在裝置的操作範圍內，透過插補式的雲形線契合法，讓 S 參數和 DC 資料陣列相吻合。

它有一個通用的方法可以精確地擷取特定裝置的非線性特性，是一種適用於數位與類比 3 極應用的高度自動化模型產生方法。

含快速萃取及接面電容模型的 Philips MOS Model 9

Philips MOS Model 9 是一種適合數位和類比電路應用的小型 MOSFET 模型，具有可涵蓋所有裝置操作範圍內的電流與電荷變動性之單一方程式。

它可對所有重要的物理效應建模，例如基體效應、汲極引發的能帶降低效應、通道長度調變及崩塌相乘效應等。

MOS Model 9 是公用的模型，已透過 Philips Research Labs,、愛爾蘭 University of Cork 的 National Microelectronics Research Center (NMRC) 以及安捷倫 EEsof EDA 之間的合作，建置於 IC-CAP 中。

此外，IC-CAP 已建置了快速萃取方法。使用此方法，只需極少的最佳化處理即可將參數萃取出來。

例如，使用快速萃取方法，只需 40 個 I-V 資料點就可萃取出一組資料集，而透過傳統的程序，一個電晶體通常就需要 500 到 600 個 I-V 資料點了。

如此，您就可以快速建立統計建模的資料庫。另外，本更新版 IC-CAP 還建置了含萃取方法的接面電容模型。

有關 Philips MOS Model 9 的更多資訊，包括模型功能、參數描述、模型方程式以及原始碼，請按下列連結：

• Philips Semiconductor Compact Transistor Models:MOS Model 9

BCTM VBIC BJT

VBIC 為 Vertical Bipolar Inter-Company 的縮寫，是 BCTM (Bipolar Circuits and Technology Meeting) 聯盟開發出的一個公用模型，可對準飽和、崩塌和基體等效應建模；本最新版還包括自熱效應。

安捷倫 EEsof EDA 已在 IC-CAP 中建置了最新版 VBIC，其中具備最有效率且最精確的萃取常式及高階自動化功能。

Philips MEXTRAM BJT

IC-CAP 提供適用於 MEXTRAM 503 和 504 模型的萃取常式。

MEXTRAM 是 Most Exquisite Transistor Model 的縮寫，為公用的 BJT 模型。和 Philips MOS Model 9 一樣，已透過 Philips Research Labs、TU Delft 和安捷倫 EEsof EDA 之間的合作，將它建置於 IC-CAP 中。此模型在 Philips 內部使用得相當廣泛，已證明十分精確而且健全可靠。

MEXTRAM 模型將許多與現代 BJT 技術相關的物理現象都考量進去，因此遠比傳統的 SPICE Gummel-Poon 模型精確。IC-CAP 建置了此模型，因此具有最有效率且最精確的萃取常式及自動化功能。

有關 Philips MEXTRAM BJT 模型的更多資訊，例如模型功能、參數描述、模型方程式以及原始碼，請按下列連結：

• Philips Semiconductor Compact Transistor Models:Mextram

高頻 BJT 模型套件

高頻 BJT 模型套件提供下列含高頻延伸的 Gummel-Poon BJT 模型。

• Gummel-Poon BJT Model
  
  此套半經驗的模型向來是 BJT 裝置的業界標準。IC-CAP 利用 DC、電容相對於電壓 (CV) 以及 S 參數量測的組合來萃取 Gummel-Poon 參數。

• Agilent EEsof EDA 高頻 Gummel-Poon BJT
  
  這套模型包含三極 NPN BJT 裝置的 RF 萃取常式，並以 S 參數量測取代 CV 量測，使接面電容的萃取更加方便和精確。另外，還包括改良的方法，以萃取理想參數、基極電阻和逆向 Early 電壓 (reverse Early voltage)。

• Agilent EEsof EDA EEBJT2 BJT
  
  這套模型是根據 Gummel-Poon 模型修改，以提高 AC 和 DC 參數的精確度。它可針對三極、高頻、封裝裝置，透過巨集達到高度自動化。

MESFET 模型套件

MESFET 模型套件為高功率 FET 和 HEMT 裝置提供下列 MESFET 模型。

• Curtice、Statz MESFET
  
  這些模型包含三種常用的業界標準 MESFET 模型萃取常式：Curtice quadratic、Curtice cubic 和 Statz (Raytheon) 模型。這三種模型的差異在於其描述裝置的 DC 和 AC 特性經驗值關係各有不同，IC-CAP 會從 DC 和 S 參數量測的組合來萃取模型參數。

• Agilent EEsof EDA EEFET3 / EEHEMT1
  
  這些是適用於一般 GaAs FET 應用的非線性經驗模型：大信號、三極 IC 和封裝裝置。它們可以精確地建模 DC 和偏壓相依的 S 參數、時間延遲、次臨界電流，以及 Rd 的色散。
  
  此外還包括了依據原始方程式 Agilent EEsof EDA 以及 Cgs 和 Cgd 之先進模型（包括 transcapacitance 效應）所發展出的汲極電流模型，另外，也考量到汲極電流的靜態自熱效應。此模組提供高度自動化的參數萃取技術，可自動萃取封裝後的寄生電容。HEMTs 和 MESFET 類似，但是在 gm 相對於 Vgs 的行為上有相當大的差異。
  
  EEHEMT1 是 EEFET3 的超集，有一組分析功能可建模 HEMT 的 gm 壓縮。

Agilent Root MESFET / HEMT

這些以資料為基礎且獨立於製程和技術的模型適用於大信號、三極應用。它們可以建模 GaAs FET 和 HEMT 的非線性特性，包括頻率色散。這些模型可根據不同的幾何加以縮放，並具有自動化資料蒐集及高速模型產生等功能。

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