Проектная группа «Экстрактор SPICE-моделей»: библиотека примеров

Полное название проекта

«Программно-аппаратный комплекс для исследования характеристик и определения параметров SPICE-моделей полупроводниковых приборов и компонентов БИС, работающих в условиях воздействия внешних факторов»
>>> (откроется в новом окне)

Руководитель

д. т. н., проф. Константин Орестович Петросянц

Основной результат работы группы

Разработан программно-аппаратный комплекс для измерения электрических характеристик и определения параметров SPICE-моделей полупроводниковых приборов и компонентов БИС, работающих в условиях воздействия различных видов радиации (гамма и рентгеновских лучей, электронов, нейтронов, протонов, импульсного воздействия) и температуры в широком диапазоне от −80 ^оС до +300 ^оС.

Комплекс предназначен для исследования компонентов широкой номенклатуры от мощных приборов силовой электроники до приборов средней, малой и сверхмалой мощности с субмикронными, суб-100 нм и нанометровыми размерами 14 – 7 нм.

По широте охвата, точности измерений и эффективности практического применения комплекс не уступает лучшим зарубежным аналогам, а в части учета влияния различных видов радиации и температуры в широком диапазоне превосходит зарубежные аналоги.

Разработана библиотека SPICE-моделей для большого набора интегральных и дискретных электронных компонентов: диодов, транзисторов и сборок

транзисторы: Si БТ, SiGe ГБТ; МОПТ на объемном кремнии, МОПТ со структурой КНИ/КНС; полевые с управляющим p-n-переходом n- и р-JFET;

диоды p-n, p-i-n, Шоттки;

пассивные элементы: резисторы конденсаторы и индуктивности.

Другие научные и практические результаты работы группы

разработаны методики учёта эффектов воздействия высокой (до +150 °С), сверхвысокой (до +300 °С), низкой (до −60 °С) и сверхнизкой (до −200 °С) температуры в SPICE-моделях п/п компонентов, изготовленных по биполярным и МОП технологиям;
разработаны методики измерения характеристик тестовых образцов электронных компонентов и определения параметров разработанных моделей с учётом эффектов температурного воздействия, из результатов измерений на тестовых образцах;
разработана база данных по параметрам электронных компонентов различного типа, изготовленных по различным технологиям на отечественных и зарубежных фабриках. Для каждого компонента приведены: геометрические размеры структуры, топология, основные электрические параметры, стандартные семейства ВАХ и ВФХ; набор параметров для одной или нескольких компактных SPICE- моделей, дополнительный набор параметров, учитывающих воздействие факторов пониженной и повышенной температуры, радиационного влияния;
протестированы и запущены в работу 10 единиц новых контрольно-измерительных приборов и оборудования;
модернизированы 2 рабочих места для измерения характеристик электронных компонентов и последующей экстракции параметров SPICE-моделей;

В научных исследованиях использовались известные методы и программное обеспечение для CAD/CAE-технологий, баз данных, 2D/3D-моделирования, а также методы проведения экспериментальных исследований полупроводниковых приборов и электронных компонентов и обработки результатов измерений.

Сводка результатов по разработанным SPICE-моделям

– для МОП-транзисторов

Табл. 1 -- Перечень компактных SPICE-моделей МОПТ, для которых разработаны расширенные по температурные версии

№	Обозначение SPICE модели	Тип МОПТ					Тип температурной модели
		Субмикронные			Нанометровые		Расширенный диапазон (−200…+300°С)	Low-T (–200°C)	High-T (+300°C)
		На объемном кремнии	КНИ/КНС	На объемном кремнии		КНИ/КНС	Расширенный диапазон (−200…+300°С)	Low-T (–200°C)	High-T (+300°C)
1	BSIM4	+	+					+
2	BSIMSOI4		+				+	+	+
3	BSIM6	+		+				+
4	BSIM-CMG			+		+	+	+	+
5	PSP103	+		+				+
6	UTSOI2		+			+	+	+	+

Табл. 2 -- Конструктивно-технологические разновидности МОП-транзисторов, для которых разработаны расширенные SPICE-THERM модели

№	Наименование технологии	Фирма-изготовитель МОПТ, для которых проведена валидация
1	Субмикронные МОПТ на объемном кремнии	Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC), Шанхай, Китай
2	Субмикронные МОПТ со структурой "кремний-на-изоляторе" (КНИ)	Institute of Microelectronics Chinese Academy of Sciences (IMECAS), Пекин, Китай; SOITEC, Изер, Франция
3	Субмикронные МОПТ со структурой "кремний-на-сапфире" (КНС)	Peregrine Semiconductor Corporation (PSC), Сан-Диего, Калифорния, США
4	Высокотемпературные субмикронные МОПТ со структурой КНИ (до +300°C)	ПАО "Микрон", Зеленоград; ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва
5	Нанометровые МОПТ на объемном кремнии (28 нм)	STMicroelectronics, Кроль, Франция
6	Нанометровые МОПТ со структурой КНИ (28 нм)	STMicroelectronics, Кроль, Франция
7	Нанометровые КНИ МОПТ с ультратонкими слоями активного кремния и скрытого оксида UTBB	CEA-Leti, Гренобле, Франция
8	Суб-100 нм FinFET на объемном кремнии	Institute of Microelectronics Chinese Academy of Sciences (IMECAS), Пекин, Китай
9	Суб-100 нм FinFET со структурой КНИ	Interuniversity Microelectronics Centre (IMEC), Лювен, Бельгия
10	7-14 нм FinFET	GlobalFoundries, Санта-Клара, Калифорния, США

Табл. 3 -- Конструктивно-технологические разновидности и производители полупроводниковых приборов, для которых разработаны SPICE-RAD модели

Полное название проекта

Руководитель

– для МОП-транзисторов

Примеры разработанных SPICE-моделей

Контакты

Петросянц Константин Орестович

Львов Борис Глебович

Харитонов Игорь Анатольевич

Рябов Никита Иванович

Самбурский Лев Михайлович

Исмаил-Заде Мамед Рашидович

Кожухов Максим Владимирович

Силкин Денис Сергеевич

Попов Дмитрий Александрович