BSIM3v3.2.4

业界标准亚0.13微米MOSFET模型
针对低压低电流电路设计的先进MOSFET模型

由于器件复杂性的增加,且特征尺寸缩小至深亚微米区,使得现代电路设计需要一个强大、精确、计算高效的MOSFET模型。
BSIM3v3.2专为目前及未来的深亚微米电路设计而开发。集成电路公司和制造商正在迅速淘汰过时的SPICE模型,而采用BSIM3v3.2模型,以迎接深亚微米设计的挑战。
作为一个公共领域的标准模型,BSIM3v3.2促进了制造商与公司之间的产品设计和技术交流。

BSIM3v3.2.4

ids、gds和gm的模拟体现了模型的高精确度

Silvaco 改进点
  • BSIM3v3.2的MOSFET模型是SmartLib独立产品模型库中的一款
  • LEVEL 8的MOSFET模型是 基于2001年12月21日加州大学伯克利分校发行的3.2.4版本模型。它也可通过设置LEVEL=49或53来与Hspice兼容
  • 速度的进一步提升可从VZERO选项和多线程能力中得到改善
  • BSIM3v3支持诊断选项EXPERT,以帮助设计师发现收敛问题
  • 寄生元件可用SmartSpice通用公式表示
  • 常用MOS器件变量(如:电流、电导、电荷和电容,以及BSIM3v3.2内部变量)可被保存、打印、绘制和/或测量
  • 基于BSIM4,应力效应模型可用于制程引起的应力

高级物理模型方程式

BSIM3v3.2 特别考虑了现今深亚微米设计中呈现 出的诸多物理效应:

  • 短沟道和窄道效应
  • 非均匀掺杂效应
  • 由于垂直场引起的迁移率衰减
  • 体电荷效应
  • 载流子速度饱和
  • 漏极势垒降低(DIBL)
  • 沟道长度调制
  • 源极/漏极寄生电阻

BSIM3v3.2模型方程式考虑到了所有列出的物理效应。对模拟设计师而言,其主要优点在于:

  • 改进了阈值电压模型,可更加精确地仿真短沟道和窄道效应
  • 改进了导通电组(Rds),提高了精度和效率
  • 改进了衬底偏压对窄道、体电荷效应、漏极势垒降低效应何迁移率的相关性
  • 提供沟道长度和宽度缩减的尺寸相关性
  • 包括漏极偏压对亚阈值摆幅的相关性
  • 提供精确的衬底电流模型
  • 提供非准静态电容模型

从上述所列的部分物理效应可发现,该模型极其复杂,需要对器件物理有深刻理解才能正确操作。 Silvaco是唯一有实力向电路设计界提供独具潜力的BSIM3v3.2模型的Spice供应商。

独特性能
  • 物理模型基于工艺参数
  • BSIM3v3.2的的物理特性提供了可扩展性和精确度
  • 单一模型适用于所有尺寸和偏压条件,且没有分类合并要求
  • 适用于模拟和数字应用
  • 通过连续的一阶和二阶导数获得超强收敛性
SmartSpice中BSIM3v3.2的基本改进点

碰撞电离电流分离的沟道长度效应

SmartSpice拥有最精确的衬底电流模型。SmartSpice中的碰撞电离电流方程式中的新参数(iirat)考虑了之前伯克利模型所忽略的沟道长度效应

BSIM3v3.2.4

BSIM3v3.2和v3.1模型中的碰撞电离电流

正确本征电容模型

一个单一的电容模型方程式可支持低于0.2纳米的有效沟道长度。SmartSpice的BSIM3v3.2的实现消除了伯克利模型中出现的负电容和不连续性的问题。新参数(intcap)使用户可选择原始的伯克利模型或Silvaco的高级模型。

BSIM3v3.2.4
伯克利(Berkeley)的 BSIM3v3模型(左上图)
S-Pisces仿真结果显示了无负电容(右上图)
SmartSpice的BSIM3v3的实现显示了正确模型(左下图)


改进的非准静态模型

全新的SmartSpice非准静态电容模型(inqsmod=5)在本质上与准静态模型的所有操作相一致。为建模MOSFET器件,建议使用NQSMOD=5模型,而非qsmod=1模型。

BSIM3v3.2.4
NQSMOD=1和5模型的现有唯一校准物理MOS模型的总栅极电容


行业领先性能

Silvaco的BSIM3v3.2消除了原有伯克利模型中遇到的不连续性和非物理行为的问题,实现了超强的收敛性,其速度性能超越了Level 8。
进一步提速可通过SmartSpice的多线程并行功能来实现

基于TCAD的实现

SmartSpice BSIM3v3.2的高级性能是通过多年来对无数个器件仿真器S-Pisces的开发所总结得到的物理知识而实现的。 Silvaco的BSIM3v3.2是现有唯一的校准物理MOS模型。