HiSIM HV

表面电势的HV和LDMOS紧凑模型

非宏观模型的 HV 和 LDMOS 器件 SPICE精确仿真

HiSIM HV 是一种基于表面电位的针对高电压 MOSFET 器件的模型。该模型兼顾了对称器件结构( HVMOS )和非对称横向扩散器件结构(LDMOS)。HiSIM容体MOSFET模型的所有特性及其延伸模型均保存在 HiSIM HV 中,主要包括漂移区的建模。

主要特征

沿器件表面的表面电位,包括漂移区电阻效应,在模型中被迭代计算。这允许用一个单一的模型方程来描述器件特点,并确保与 IV 和电容曲线计算的一致性。
  • 完整的基于表面电位的模型
  • 兼顾对称(HVMOS)和非对称(LDMOS)器件结构
  • 准饱和效应
  • 自热效应
  • 漂移区电阻
  • 电容(包括 Cgd 衰减)
  • 漂移区电离化影响效应
  • 偏压相关重叠电容
  • 二极管电流和电容
  • 源漏电阻
  • 温度相关性
  • 通用迁移和高场迁移
  • 通道长度调试
  • 1/f, 热噪声和栅感应噪声
  • 顺畅和持续的衍生产品以供快速精确的模拟收敛
IDMOS
非对称( LDMOS)器件截面

IDMOS
针对 LDMOS 的 HiSIM HV 电位分布示意图

SILVACO 功能实现
HiSIM HV 作为 SILVACO 的紧凑SPICE模型库—— ModelLib 中的一款被执行。它可在 SmartSpice 中作为 LEVEL=62,172 被应用。LEVEL=62 包括 SILVACO 与原STARC发行代码(LEVEL=172)相一致结果的收敛增强。
  • 与 SmartSpice 中现有先进收敛算法相链接
  • 内部警告和诊断提供了有价值的信息,以帮助发现收敛问题
  • 器件内部变量(电流,电导,电容)同其他任何模型参数一样,可被容易获取
  • HiSIM HV 与 VZERO 和 BYPASS 设置兼容,以实现更强大的高速性能
  • HiSIM HV 与并行结构算法兼容
HiSIM HV 的优点
  • 单一的总体参数设定——由于模型具有可比例性, HiSIM HV 仅需要一个可用于不同器件几何的单一总体参数设定。由于其表面电位的描述,非物理参数的使用大大减少
  • 快速仿真时间——HiSIM HV 能够快速模拟电路,因为它消除了典型的在宏观模型中对子电路的使用。该模型是独立的,且对一个 HV 或 LDMOS 器件仅需示例一次。
  • HV 或 LDMOS 器件特点的完整描述——国际集成电路模型标准化委员会 (CMC)所要求的所有主要器件模型特性均已包含在模型中。它的表面电位法可以灵活地将变化包含在 HV 或 LDMOS 结构中
LDMOS
针对 LDMOS 的 ATLAS(二维器件仿真器)和 HiSIM HV 典型漏极电流特征。HiSIM HV 模型的自热效应和漂移区内的电离化影响效应。

LDMOS
LDMOS
LDMOS 的 ATLAS 二维器件仿真器和HiSIM HV Cgg 和 Cgd 图。HiSIM HV 预测了 Cgd 衰减。

CMC 质量保证(QA)测试套件可在 SmartSpice 中获取
国际集成电路模型标准化委员会 (CMC)的 QA 测试程序包含在标准 SmartSpice 软件包中,用以核实 HiSIM HV 模型定义的正确性。程序包含了多种测试,旨在检查 HiSIM HV 模型参数设置和模型特性。用户指南教您轻松执行测试,您也可根据器件和电路工程师的要求自定义测试。
CMC 保留 QA 程序的全部所有权。如需完整说明,请登陆 www.geia.org。程序可在 SmartSpice 中的 <S_INSTALL_ROOT>/examples/smartspice/CMCQA 获得。
CMC 网站上的其他 LDMOS 模型

在模型标准化任命过程中高质量的模型物理特性演绎、LDMOS 参数提取,以及模型对电路性能的影响,可在 ww.simucad.com/cmc 网站观看。

参考资料
1. HiSIM HV 1.0.1 用户手册, 版权 2008, 广岛大学和 STARC.
2. M. Yokomichi, et al., “High-Voltage MOSFET Model with Consistently Determined Potential Distribution in MOS Channel and Drift Region,” Proc. Int. Workshop on Compact Modeling 2008.