電路仿真HSpiceV2-0課件

HSpice電路仿真1.集成電路仿真介紹;2.HSpice電路仿真分析;3.HSpice軟件的安裝和使用;1精選課件ppt一、電路仿真介紹起源和功能模型文件MOS管仿真模型什么是仿真?2精選課件ppt從硬件實驗到軟件仿真物理硬件焊接出所設(shè)計的電路調(diào)整電路拓撲結(jié)構(gòu)和電路參數(shù)儀表測量電路性能各種溫度、濕度實驗得到可以投入生產(chǎn)的電路方案

3精選課件ppt仿真軟件出現(xiàn)的原因集成電路無法進行硬件實驗無法依靠手算得到設(shè)計結(jié)果降低設(shè)計成本，縮短設(shè)計時間，提高一次流片成功率因此出現(xiàn)了用于輔助設(shè)計的仿真器4精選課件ppt硬件試驗與軟件仿真的對比5精選課件ppt硬件試驗與軟件仿真的對比硬件實驗軟件仿真需要內(nèi)容完成者需要內(nèi)容完成者電路拓撲結(jié)構(gòu)、器件初始參數(shù)電路設(shè)計者電路拓撲結(jié)構(gòu)、器件初始參數(shù)電路設(shè)計者各種元器件（器件的電行為由器件種類隱含）元器件供應(yīng)商器件模型參數(shù)集成電路制造廠商焊接電路電路設(shè)計者建立仿真模型電路設(shè)計者各種儀器儀表儀器儀表供應(yīng)商仿真工具EDA軟件供應(yīng)商電路性能測量設(shè)計者使用儀表完成電路性能仿真設(shè)計者使用軟件工具完成6精選課件ppt集成

電路

設(shè)計

流程7精選課件ppt進行電路仿真的要素電路拓撲結(jié)構(gòu)工藝條件模型參數(shù)仿真器設(shè)計目標和性能要求電路設(shè)計結(jié)果8精選課件ppt業(yè)界主流集成電路仿真軟件Spice：Hspice，Pspice，Tspice，Wspice…其它仿真軟件：SpectreADSAnsoft…9精選課件pptSpice介紹仿真軟件的發(fā)展史U.C.BerkeleySPICE

SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis10精選課件pptSpice的發(fā)展和變化Spice1: 1972Fortune語言版本Spice2: 1975商業(yè)化版本Spice3: 1985 C語言版本目前的Spice：Hspice，Pspice，Tspice，Wspice…11精選課件ppt在用Spice進行電路仿真之前，應(yīng)：了解元件的基本特性熟悉所設(shè)計的電路功能了解需要驗證的電路指標和對應(yīng)的模擬種類、電路狀態(tài)了解電路各項指標的相依性及優(yōu)先度了解電路結(jié)構(gòu)、元件參數(shù)與各項電路特性的相關(guān)性，以便于模擬結(jié)果的改進12精選課件ppt二、HSpice電路仿真分析Hspice電路仿真器是工業(yè)級的電路分析軟件，用以電子電路的穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)及頻域的仿真和分析。該軟件可以精確的仿真、分析、優(yōu)化從直流到高于100GHz頻率的微波的電路。Hspice是理想的電路單元設(shè)計和模型處理的工具，也是信號完整性和傳輸線分析的選擇工具。13精選課件pptHspice的特征：

優(yōu)秀的收斂性精確的模型，包括許多加工模型層次節(jié)點命名參考對模型和電路單元的最優(yōu)化，在AC，DC和瞬態(tài)仿真中，帶有遞增和同步的多參數(shù)優(yōu)化。帶解釋的MonteCarlo和極壞設(shè)計支持可參數(shù)化單元的輸入輸出及行為算術(shù)描述.14精選課件ppt

有對高級邏輯仿真器校驗庫模型的單元特征化工具;

對PCB板，多芯片，包裝，IC技術(shù)的幾何損耗耦合傳輸線;

離散部件，針腳，包裝和銷售商IC庫;

來自于多重仿真的AvanWaves交互式波形圖和分析.15精選課件ppt例：RC電路的AC分析16精選課件pptRC電路的Hspice網(wǎng)表：ASIMPLEACRUN.OPTIONSLISTNODEPOST.OP.ACDEC101K1MEG.PRINTACV(1)V(2)I(R2)I(C1)V11010AC1R1121KR2201KC120.001U.END17精選課件ppt執(zhí)行RC電路的AC分析過程:1．輸入以上網(wǎng)表到一個名叫quickAC.sp的文件2．敲入如下代碼運行Hspice分析：hspicequickAC.sp>quickAC.lis當(dāng)運行完成Hspice顯示：>info:*****hspicejobconcluded接下來的一行顯示使用的實時時間，使用者時間和分析所需的系統(tǒng)時間.如下的新文件出現(xiàn)在運行目錄下：quickAC.ac0quickAC.icquickAC.lisquickAC.st0.18精選課件ppt3．使用一個編輯器去看.lst和.st0文件以檢查仿真的結(jié)果和狀態(tài)。4．運行AvantWaves并且打開.sp文件。從結(jié)果瀏覽器窗口中選擇quickAC.ac0文件以觀察波形。quickAC.lis顯示了輸入網(wǎng)表，詳細組成和拓撲圖，工作點(operatingpoint)信息和當(dāng)輸入至1KHz至1MHz變動時的請求表。quickAC.ic和quickAC.st0分別包含一些直流工作點信息和Hspice的運行狀態(tài)信息。工作點情況可以用作后面的使用.LOAD語句的仿真運行。19精選課件pptHspice的使用流程后處理SchematicNetlisterHSPICENetlistHSPICESimulationAnalysisWaveDataParameterChangesMetaLibCDFSymbolLibrary前端功能反標注20精選課件pptHspice的仿真步驟輸入電路原理圖產(chǎn)生對應(yīng)的網(wǎng)表（也可以直接輸入網(wǎng)表）根據(jù)網(wǎng)表運行HSpice進行電路仿真得到仿真結(jié)果文本的圖形的21精選課件ppt輸入電路的基本結(jié)構(gòu)(.sp文件結(jié)構(gòu)).title.op/.dc/.ac/.tran.lib/.include.model.print/.plot/.graph/.probe.option.end輸入文件的標題電路拓撲結(jié)構(gòu)電路的激勵源仿真功能設(shè)置模型參數(shù)設(shè)置元件模型描述仿真輸出設(shè)置仿真選項設(shè)置

結(jié)束語句22精選課件ppt網(wǎng)表文件格式說明標題頭：這一部分通常是注釋內(nèi)容，說明網(wǎng)表的文件名和一些相關(guān)信息。結(jié)束語句：.End表明文件結(jié)束.Title和.End是成對出現(xiàn)的23精選課件ppt網(wǎng)表文件格式說明電路拓撲結(jié)構(gòu)：這部分描述了電路元件之間的連接關(guān)系，元件的參數(shù)。激勵源：這里特指獨立的電壓源和電流源，它們用于提供直流能量，或作為輸入的激勵源使用。24精選課件ppt網(wǎng)表文件格式說明仿真功能設(shè)置：決定了軟件進行的仿真功能，通過這些仿真設(shè)計者可以得出電路的性能。模型參數(shù)設(shè)置：由生產(chǎn)廠家提供的元件的模型文件，也可以自己手動輸入25精選課件ppt網(wǎng)表文件格式說明輸出控制：用于控制仿真結(jié)果的輸出仿真選項設(shè)置：這是對于電路仿真的高級設(shè)置，更加詳細地規(guī)定了仿真指令的執(zhí)行方式和采用的算法等。

26精選課件ppt例(HspicenetlistfortheRCnetworkcircuit)：.titleASIMPLEACRUN.OPTIONSLISTNODEPOST$列出元件列表,各節(jié)點的元件端點,使+輸出數(shù)據(jù)可用metawaves瀏覽.OP$計算并打印出直流工作點*按數(shù)量級變化取10個點,從1k-1M.ACDEC101K1MEG.PRINTACV(1)V(2)I(R2)I(C1)V11010AC1R1121KR2201KC120.001U.END27精選課件pptHspice的輸出輸出文件：一系列文本文件*.ic：initialconditionsforthecircuit*.lis：textsimulationoutputlisting*.mt0,*.mt1…：post-processoroutputforMEASUREstatements*.pa0：subcircuitpathtable*.st0：run-timestatistics*.tr0,*.tr1…：post-processoroutputfortransientanalysis*.ac0,*.ac1…:post-processoroutputforACanalysisMetaWave：觀察波形(post-processor),人機交互界面28精選課件ppt2.1電路網(wǎng)表語法網(wǎng)表：網(wǎng)表是描述電路元件和連接關(guān)系的部分，首先對電路的結(jié)點進行標記，不同結(jié)點起不同的名字。再說明各個元件的引腳連接到哪個結(jié)點及元件的類型和模型。一般格式為：名稱器件的類型器件所連接的節(jié)點參數(shù)值例：……V11010AC1R1121KR2201KC120.001U……29精選課件ppt電路網(wǎng)表語法輸入行格式

?輸入網(wǎng)表文件不能是壓縮格式；?文件名、語句、等式的長度不能超過256字符；?上標和下標將被忽略；?用加號（+）表示續(xù)行，此時加號應(yīng)該是新續(xù)之行的第一個非數(shù)字、非空格字符；?星號（*）和美圓符號（$）可以引出注釋行，但*必須是每行第一個字母，而$一般跟在一個語句后，并與語句有至少一個空格。30精選課件ppt電路網(wǎng)表語法分隔符包括：tab鍵，空格，逗號，等號，括號元件的屬性由冒號分隔，例如M1:beta級別由句號指示，例如X1.A1.B表示電路X1的子電路A1的節(jié)點B單或多引號區(qū)分表達式和文件名。結(jié)點表明層次。例如，“X1.A1.V”是V節(jié)點在電路X1處的子電路。常量M－毫，p－皮，n－納，u－微，MEG－兆,例如c11210pF；表位可以省略，例如c11210p31精選課件ppt電路網(wǎng)表語法元件名元件名以元件的關(guān)鍵字母開頭:電阻－R，電容－C……子電路的名字以“X”開頭元件名不超過16個字符節(jié)點節(jié)點名長度不超過16個字符，可以包括句號和擴展名開始的零將被忽略：節(jié)點名可以用下列符號開始：#_!%節(jié)點可以通過.GLOBAL語句定義成跨越所有子電路的全局節(jié)點：.GLOBALnode1node2node3…node1node2node3都是全局節(jié)點，例如電源和時鐘名節(jié)點0，GND,GND!,GROUND都指全局的地電位節(jié)點元件語句：器件的類型+名稱器件所連接的節(jié)點參數(shù)值32精選課件ppt電路網(wǎng)表語法無源器件：電阻：Rxxxn1n2<mname><R=>resistance<AC=val>Mname為模型名,電阻值可以是表達式。例：RterminputgndR=’sqrt(HERTZ)’Rxxx981AC=1e10直流電阻1歐姆，交流電阻為1e10歐姆33精選課件ppt電路網(wǎng)表語法無源器件：電容：一般形式：Cxxxn1n2<mname><C=>capacitance例，Cloaddriveroutput1.0e-6。34精選課件ppt電路網(wǎng)表語法無源器件：電感：一般形式：Lxxxn1n2<L=>inductance35精選課件ppt電路網(wǎng)表語法有源器件：二極管：Dxxxnplusnminusmname/params模型中的寄生電阻串聯(lián)在正極端。雙極型晶體管：Qxxxncnbne<ns>mnameJFET：Jxxxndngns<nb>mname36精選課件ppt電路網(wǎng)表語法有源器件：MOSFET:Mxxxndngns<nb>mname<params>Or Mxxxndngns<nb>mname<width><length><otheroptions...>下面是一個CMOS反相器網(wǎng)表：……Mnoutin00NMOSW=1.2uL=1.2uMpoutinvddvddPMOSW=3uL=1.2u……37精選課件ppt電路網(wǎng)表語法子電路語句

子電路定義開始語句.SUBCKTSUBNAM<node1node2…>

其中，SUBNAM為子電路名，node1…為子電路外部節(jié)點號，不能為零。子電路中的節(jié)點號（除接地點），器件名，模型的說明均是局部量，可以和外部的相同。例.SUBCKTOPAMP1234

38精選課件ppt電路網(wǎng)表語法子電路語句

子電路終止語句 .ENDS<SUBNAM>

若后有子電路名，表示該子電路定義結(jié)束；若沒有，表示所有子電路定義結(jié)束。 例.ENDSOPAMP

子電路調(diào)用語句

X*****<node1node2…>SUBNAM

例.Xopa1abccOPAMP39精選課件ppt子電路使用舉例下面是由前面舉例的CMOS反相器組成的三級反相器鏈網(wǎng)表：…….globalvdd.SUBCKTINVINOUTwn=1.2uwp=1.2uMnoutin00NMOSW=wnL=1.2uMpoutinvddvddPMOSW=wpL=1.2u .ENDSX1IN1 INVWN=1.2UWP=3UX212 INVWN=1.2UWP=3U X32OUTINVWN=1.2UWP=3UCLOUT 0 1PF VCC VDD05V……40精選課件ppt電路網(wǎng)表語法激勵源：獨立源：電壓源－V，電流源－IVxxx/Ixxxn+n-<<DC=>dcval><AC=acmag,<acphase>>+<M=val>例，V110DC=5V 或 V1105V I110DC=5mA 或 I1105mA交流模式：V110AC=10V,90幅度為10v，相位為90度交直流模式：V1100.5vAC=10V,90直流分量是0.5vorVxxx/Iyyyn+n-<tranfun>+<M=val>tranfun：EXP,PULSE,PWL…。<M=val>表示并聯(lián)的電流源個數(shù)。41精選課件ppt電路網(wǎng)表語法激勵源：獨立源：脈沖形式：Vxxxn+n-PU<LSE><(>v1v2<td<tr<tf+<pw<per>>>>><)>V1值1V2值2td上升延遲時間tr上升時間tf下降時間pw脈沖寬度per周期42精選課件ppt脈沖形式舉例例：VPU30PULSE(125N5N5N20N50N)43精選課件ppt電路網(wǎng)表語法激勵源：獨立源：正弦形式：Vxxxn+n-SIN<(>vova<freq<td<q＋<φ>>>><)>v0失調(diào)值va幅度freq頻率td延遲時間q阻尼因子φ相位44精選課件ppt電路網(wǎng)表語法Time=0~tdvo+va·sin(2πφ/360）Time=td~瞬態(tài)分析的結(jié)束時間vo＋vaExp[-(Time-td)×θ]·Sin{2π·[freq(Time-td)+φ/360]}得到的波形：45精選課件ppt正弦形式舉例例：VIN30SIN(01100MEG1NS1e10)46精選課件ppt電路網(wǎng)表語法激勵源：獨立源：逐段線性形式：pwl<(>t1v1<t2v2t3v3…>+<R<=repeat>><TD=delay><)>

vi是ti時刻的值，repeat是開始重復(fù)的起始點；delay是延遲時間。指數(shù)形式：

EXP<(>v1v2<td1<t1<td2<t2>>>><)>V1是初始值，v2是峰值，td1是上升延遲時間，t1是上升時間常數(shù)，t2是下降時間常數(shù)。47精選課件ppt48精選課件ppt完整的網(wǎng)表部分舉例前面反相器鏈的網(wǎng)表：…….SUBCKTINVINOUTwn=1.2uwp=1.2uMnoutin00NMOSW=wnL=1.2uMpoutinvddvddPMOSW=wpL=1.2u .ENDSX1IN1 INVWN=1.2UWP=3UX21 2 INVWN=1.2UWP=3U X32 OUT INVWN=1.2UWP=3UCLOUT 0 1PF VCC VDD05VVIN IN0PULSE(05V10NS1N1N50N100N)……49精選課件ppt2.2HSpice電路仿真功能

Hspice主要提供三種仿真：直流仿真（.OP.DC）交流仿真（.AC）瞬態(tài)仿真（.TRAN）50精選課件ppt2.2.1直流仿真計算電路的工作點－.OP列非線性方程并求解得到電路節(jié)點電壓、支路電流的值直流參數(shù)掃描－.DC直流工作點隨電路中變量的變化注意確定合適的掃描方式

51精選課件ppt52精選課件ppt參數(shù)掃描

參數(shù)掃描可用于DC，AC和TRAN之中通過參數(shù)掃描可以得到直流、交流、瞬態(tài)的電壓或電流隨變量的變化關(guān)系.SWEEP

語句53精選課件ppt靈敏度分析

.SENSE語句靈敏度分析在直流工作點，小信號條件下，計算電路中所有元器件的參數(shù)對指定輸出變量的靈敏度。所有元器件參數(shù)對某一輸出變量的靈敏度都被歸一化，所有靈敏度之和為154精選課件ppt直流傳輸函數(shù)分析

.TF語句實現(xiàn)。直流傳輸函數(shù)分析計算直流小信號下輸出和輸入之間的比值，并給出輸入和輸出電阻

55精選課件ppt零極點分析

.PZ語句實現(xiàn)零極點分析用于計算線性，時不變電路的性能

例如：分析反饋電路的穩(wěn)定性56精選課件ppt2.2.2瞬態(tài)仿真對電路時域特性的仿真－.TRAN非線性時域分析方法根據(jù)電路建立非線性的常微分方程，并在每個離散的時間點計算方程的解，也就是電路在該時刻的狀態(tài)。比交流仿真更可靠57精選課件ppt58精選課件ppt傅立葉分析

.FOUR語句實現(xiàn)它在大信號正弦瞬態(tài)分析時，對輸出的最后一個周期波形進行諧波分析

59精選課件pptFFT分析

.FFT語句實現(xiàn)FFT（FastFourierTransform）在時域上取得模擬信號若干個時間點上的數(shù)值，并進行離散傅立葉變換（DFT－DiscreteFourierTransform），實現(xiàn)模型信號從時域到頻域的變換FFT進行對瞬態(tài)信號的頻譜分析，得到信號頻域上的特性。

60精選課件ppt2.2.3交流仿真對電路頻域特性的仿真－.AC在直流工作點將非線性電路線性化建立一組線性方程通過加入小正弦信號求得電路在穩(wěn)態(tài)下的解AC分析只適用于線性，時不變電路

61精選課件ppt62精選課件ppt噪聲分析

.NOISE語句實現(xiàn)噪聲分析計算各個獨立噪聲源在指定節(jié)點產(chǎn)生的噪聲電流，并將它們求和，得出均方根RMS噪聲電壓SPICE的噪聲分析得到的是線性系統(tǒng)，小信號條件下的噪聲63精選課件ppt網(wǎng)絡(luò)分析

.NET語句實現(xiàn)

.NET分析電路在不同工作頻率下的傳輸函數(shù).NET必須和.AC一起使用，并確定分析的頻率范圍.NET分析計算輸入和輸出之間的阻抗矩陣Z、導(dǎo)納矩陣Y、混合矩陣H、散射參數(shù)矩陣S，并給出輸入輸出的阻抗（導(dǎo)納）值

64精選課件ppt2.3仿真中的模型文件廠家提供的PDK－processdesignkitPDK是為模擬/混合信號IC電路設(shè)計而提供的完整的工藝文件集合,是連接IC設(shè)計和IC工藝制造的數(shù)據(jù)平臺.包含：仿真用的模型文件仿真用的宏模型庫（數(shù)字電路）版圖用的Pcell(parameterized

cell是一個可以在使用時編輯其參數(shù)的cell)版圖用的規(guī)則文件各種說明文檔…65精選課件ppt模型文件的內(nèi)容有源器件、無源器件的模型參數(shù)及器件測試結(jié)果NMOS、PMOS電阻、電容、（電感）二極管、寄生雙極型晶體管、變?nèi)莨?6精選課件ppt模型文件的常見格式第一部分，關(guān)于模型文件的說明*0.6umCMOSSPICEmodelofBSIM3v3*TheTypicalOperationVoltageis0V-5V*Lmin=0.6umLmax=40umWmin=0.6umWmax=40um*cornername:*TT:typicalcase*FF:fast-fastcorner*SS:slow-slowcorner …67精選課件ppt模型文件的常見格式第二部分，器件的參數(shù).LIBTT.MODELNMOSNMOS….MODELPMOSPMOS….ENDLTT.LIBFF….ENDLFF68精選課件ppt第一部分－文件的說明工藝特征尺寸：0.6umSpice模型：BSIM3v3工作電壓范圍：0－5V最小尺寸：Lmin，Wmin工藝拐角：TT，F(xiàn)F，SS…其他信息

69精選課件ppt工藝拐角70精選課件ppt第二部分－器件的模型參數(shù)

可在文件中提供器件的高階模型，供仿真器使用也可以在仿真軟件中手動設(shè)置71精選課件pptMOS管仿真模型MOS管仿真模型的發(fā)展Level1－3模型:Level1模型是最早的MOS管模型，也叫Shichman-Hodges模型,即常用的平方律特性描述的模型,考慮了襯底調(diào)制效率和溝道長度調(diào)制效應(yīng).Level2模型改進了MOS管閾值電壓和輸出電阻的參數(shù)模型，并慮了短溝/窄溝對閾電壓的影響,遷移率隨表面電場的變化,載流子極限速度引起的電流飽和和調(diào)制以及弱反型電流等二級效應(yīng),給出了完整的漏電流表達式.

Level3模型是簡化了的Level2模型。它引入了更多的經(jīng)驗參數(shù)，使用分段擬合,是半經(jīng)驗?zāi)Ｐ?72精選課件pptMOS管溝道長度較短時,需用二級模型.理論上,小于8um時,應(yīng)有短溝等效應(yīng).實際上5um以下才需要二級模型.當(dāng)短至2um以下,二級效應(yīng)復(fù)雜到難以解析表達時,啟用三級模型.MOS模型參數(shù)的提取一般需要計算機輔助才能進行.有兩種實用方法,一是利用管子各工作區(qū)的特點,分段線性擬合提取;二是直接擬合輸出特性的優(yōu)化提取.其中,直流參數(shù)的優(yōu)化提取尚有不足之處:優(yōu)化所獲僅是擬合所需的特定參數(shù),物理意義不確,難以反饋指導(dǎo)工藝和結(jié)構(gòu)的設(shè)計;只適合當(dāng)前模型,模型稍做改動,要重新提取,不利于分段模型;對初值和權(quán)重的選取要求很高.

73精選課件pptBSIM模型

BSIM模型（Level4模型）：Berkeley提出的短溝道絕緣柵場效應(yīng)管模型BerkeleyShort-channelIGFETModel特點：依靠經(jīng)驗參數(shù)和多項式方程來解決物理效應(yīng),主要應(yīng)用于較低頻率(幾百兆以下)的模擬和數(shù)字電路。優(yōu)點：提高了電路仿真速度缺點：是脫離了器件的物理基礎(chǔ)，仿真結(jié)果的精度降低，而且有可能使得計算結(jié)果背離物理意義。74精選課件pptBSIM2特點：BSIM模型的擴展優(yōu)點：提高了BSIM的模型精度和電路仿真的收斂性能

缺點：分段函數(shù)表示MOS管在不同工作區(qū)域的特性導(dǎo)致電流－電壓一階導(dǎo)數(shù)的不連續(xù)性

75精選課件pptBSIM3特點：更多地考慮了MOS管的物理機制，而不是用經(jīng)驗參數(shù)構(gòu)造方程來擬合測試數(shù)據(jù)

優(yōu)點：采用了“平滑函數(shù)”，可以使用一個方程描述所有區(qū)域內(nèi)器件的特性

版本：BSIM3V1、BSIM3V2和BSIM3V376精選課件pptBSIM4BSIM4是2000年推出的BSIM系列最新的模型。它以BSIM3模型為基礎(chǔ)，在MOS管的電流－電壓模型，噪聲模型和外部寄生模型等方面都做了改進。77精選課件ppt其他模型

MOS9模型：Philips開發(fā)，適用于深亞微米設(shè)計EKV模型：其它模型：以MOS管源極為參考點EKV模型：以MOS管襯底為參考點Hspice模型：包含多個MOS管模型，統(tǒng)一編號為Levelx

78精選課件ppt1Schichman-Hodgesmodel2MOS2Grove-Frohmanmodel(SPICE2G)3MOS3empiricalmodel(SPICE2G)4Grove-Frohman:LEVEL2modelderivedfromSPICE2E.38advancedLEVEL2model13BSIMmodel15user-definedmodelbasedonLEVEL328BSIMderivative;Avant!proprietarymodel39BSIM247BSIM3Version2.049BSIM3Version3(Enhanced)50PhilipsMOS953BSIM3Version3(Berkeley)54UCBerkeleyBSIM4Model55EPFL-EKVModelVer2.6,R1179精選課件pptLEVEL1模型使用Meyer模型計算MOS管的電容參數(shù)

COX單位面積柵氧化層電容CoxKP跨導(dǎo)參數(shù)KpLAMBDA溝道長度調(diào)制系數(shù)

TOX柵氧化層厚度

U0載流子表面遷移率

DEL閾值電壓的溝道寬度效應(yīng)系數(shù)

LD柵極和有源區(qū)沿溝道長度方向交疊部分的長度(橫向擴散長度)

WD

柵極和襯底沿溝道寬度方向交疊部分的長度

LMIT長度縮減因子

80精選課件pptWMLT寬度縮減因子

XJ有源區(qū)結(jié)深

XL溝道長度方向掩模和腐蝕的效果“掩模”和“腐蝕”是生產(chǎn)MOS管的兩道工藝XW溝道寬度方向掩模和腐蝕的效果

GAMMA體材料閾值參數(shù)

NFS快速表面態(tài)效應(yīng)和亞閾值斜率因子有關(guān)

NSUB襯底摻雜濃度

PHI反型層表面電勢

VTO零襯偏開啟電壓

81精選課件pptBSIM3模型BSIM3是MOSFET的模型，但也可用于描述其他工藝下的晶體管模型

BSIM3不僅適用于增強型MOS管，還能用于耗盡型MOS管

BSIM3模型具有良好的縮尺特性，它可用于使用.18um深亞微米工藝電路的仿真，而且不必用分段函數(shù)來描述MOS管的特性。

BSIM3可以用于模擬和數(shù)字電路的仿真，但當(dāng)應(yīng)用于高速模擬電路或射頻電路仿真時，需要對模型進行適當(dāng)?shù)男薷暮脱a充。

82精選課件ppt和Level1使用的Meyer電容模型不同，BSIM3使用電荷守恒的電容模型，流入MOSFET的4個端口的電流之和總是為零。

和BSIM、BSIM2依賴經(jīng)驗函數(shù)描述MOS管的特性不同，BSIM3的參數(shù)來源于物理模型，大部分的參數(shù)都和工藝步驟或器件的設(shè)計有關(guān)，只有少部分參數(shù)用于使基于模型的仿真結(jié)果更接近實際的測試結(jié)果。

和EKV模型使用襯底作為參考端點不同，BSIM3使用源級作為參考端點，因而在對器件的某些參數(shù)（例如電容）的描述上存在一些問題。

83精選課件pptBSIM3是短溝道MOSFET的模型，它考慮了遷移率下降，速度飽和等短溝效應(yīng)，但并沒有包括柵極的漏電流。

BSIM3考慮了溫度變化對MOS管特性的影響。

BSIM3的噪聲模型只考慮了熱噪聲和1/f噪聲，而沒有考慮其他類型的噪聲。噪聲模型建立在長溝道器件基礎(chǔ)上，因而對短溝道器件噪聲的仿真并不精確。

BSIM3沒有限定MOS管的工作電壓范圍，所以設(shè)計者需要注意MOS管各個端點之間的電壓是否超出了工藝要求。

84精選課件pptBSIM3參數(shù)涉及內(nèi)容

工藝特性

物理尺寸

源級－襯底，漏級－襯底的PN結(jié)特性

固有電容和寄生電容

閾值電壓

遷移率

亞閾值電流

輸出電阻

溫度系數(shù)

噪聲

其他內(nèi)容85精選課件ppt86精選課件ppt三、HSpice的安裝和使用87精選課件pptHSpice使用工作站上軟件的使用HSPICE的運行：登錄到工作站，確保HSPICE的權(quán)限和環(huán)境變量已設(shè)好。setenvLM_LICENSE_FILE/usr/cad/hspice/license.datsetenvMETA_QUEUE1打開一個“終端”窗口，然后進入到個人工作目錄下，輸入行命令運行。兩種工作模式：提示行模式和非提示行模式。88精選課件ppt提示行模式1、鍵入hspice,然后回車2、系統(tǒng)會提示輸入一些參數(shù) Enterinput:

此時輸入你的HSPICE網(wǎng)表文件，缺省的擴展名為.sp

Enteroutputordirectory:[<>]

缺省值為輸入HSPICE網(wǎng)表文件名加上.lis擴展名。

但.sp和.lis并不是必須。除此之外，還有一些參數(shù)（這些參數(shù)的隱含值一般不需要更改），直接回車即可。等你按照系統(tǒng)的提示確定所有的參數(shù)后，HSPICE就開始運行。89精選課件ppt非提示行模式一般情況下的輸入舉例如下：hspicedemo.sp或者hspicedemo.sp=>demo.lis90精選課件ppt圖形界面方式:一、啟動GUI1.

從命令行啟動:%hspicegui初始化屏幕包含下列選項:“SetupaNewSimulation”；”O(jiān)penanExistingSimulation”；選擇“SetupaNewSimulation”就會打開一個窗口，詢問新仿真文件名字和仿真方式(HSPICEORHSPICERF)。新的仿真文件有一個.wrk的擴展名，包含該設(shè)計的GUI配置。選擇”O(jiān)penanExistingSimulation”打開一個窗口，使你能夠瀏覽已有的.wrk文件or輸入文件名。91精選課件ppt圖形界面方式:

一、使用HSPICEGUIWorkbench該Workbench包括下面四個任務(wù)：指定網(wǎng)表和仿真選項；啟動仿真；運行仿真；觀察分析輸出。1.

SpecifyingNetlistandSimulationOptions網(wǎng)表和仿真界面允許用戶使用對各種仿真運行都通用的網(wǎng)表和仿真選擇，這在仿真啟動時規(guī)定。也允許針對專門設(shè)計的網(wǎng)表文件。SimulationSetupbuttonandtheManualCmdstab。

2.

SettingUpSimulations這個界面用來設(shè)置指定HSPICE執(zhí)行的仿真分析。這些分析可通過不同名字組成仿真，可通過指定順序以批處理方式運行。

3.

RunningSimulations仿真可通過點擊SimulationSettingsButton來設(shè)置。4.ViewingAnalysisOutput

92精選課件ppt圖形界面方式:93精選課件ppt使用MetaWaves瀏覽波形啟動MetaWaves:在UNIX的cmdshell的提示符下，鍵入awaves&,

回車即進入MetaWaves的工作環(huán)境。

94精選課件ppt使用MetaWaves瀏覽波形

模擬文件的打開與關(guān)閉:點開Design菜單，其中的Open…和Close…命令分別用來打開和關(guān)閉待顯示波形的模擬文件。

95精選課件ppt使用MetaWaves瀏覽波形

Tools窗口:提供了一些常用的工具，如下圖所示：

96精選課件ppt使用MetaWaves瀏覽波形結(jié)果編輯窗口:打開一個模擬文件后，就彈出ResultBrowser窗口用來編輯待顯示的結(jié)果。可以直接顯示的輸出列在

curves子窗口中。選定一個變量后，直接用鼠標中鍵拖進主菜單中的波形顯示區(qū)，即panel中即可。

97精選課件ppt使用MetaWaves瀏覽波形

表達式編輯窗口:點開Tools中的ExpressionBuilder,出現(xiàn)該窗口。該窗口提供了常用的函數(shù)和運算符，能實現(xiàn)對已有輸出波形的函數(shù)運算。它的結(jié)果也能被顯示出來。98精選課件ppt使用MetaWaves瀏覽波形波形瀏覽區(qū)編輯菜單Panels:有時要顯示的波形很多，在一個窗口中放不下，就需要開多個窗口。該菜提供了窗口的Add,Hide,Delete,AddLabel,DeleteLabel等操作；以及單個窗口中DeleteCurves的操作。99精選課件ppt使用MetaWaves瀏覽波形波形顯示編輯菜單Windows:對一個Panel中的波形的顯示模式進行編輯，包括X軸，Y軸，X軸/Y軸的放大(ZoomIn)、縮小(ZoomOut)，移動(Pan)，以及全圖顯示(Full)，

恢復(fù)上一視圖(LastZoom),以及視圖設(shè)置(SetZoom)。

100精選課件ppt使用MetaWaves瀏覽波形

測量菜單Measure:它提供了對波形進行測量的一些基本工具，用戶可以選擇點測量(Point)或點對點的測量(PointToPoint)，測量完之后可以清除測量標記(DeleteMeasure或DeleteAllMeasure)。在MeasureLabel

Options

或MeasurePreference項中調(diào)整一些測量的參數(shù)，比如精度等。101精選課件ppt使用MetaWaves瀏覽波形例子：

102精選課件pptPC上軟件的安裝和使用1.Hspice的安裝2.License配置103精選課件pptHspice圖例104精選課件pptHs