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SiGe/SiGeC 设计流程

Silvaco International和Simucad Design Automation联合提供用于SiGe/SiGeC技术各个方面的完整及优秀集成的仿真软件。我们的SiGe/SiGeC专门软件包括了技术仿真,SPICE模型提取,互连寄生分析,SPICE电路仿真和传统的CAD。TCAD驱动的CAD方法为器件工程师和电路设计师提供了最精确的模型。

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技术仿真
SiGe/SiGeC设计流程解是从第一原理物理计算而来。它带来了强大的、推测性和依赖频率的解答。设计师即可从版图中提取任何元素,无论是电感器、电容、电阻或传输线;也可使用3D工艺信息和基本物理来为每个元件提取二端对依赖频率的网络,还可创建RF SPICE等效电路。有源器件的SPICE等效电路可以在逼真的工艺和器件仿真器中仿真,也可从测量数据中提取。从版图驱使的3D工艺物理和场解算器中提取互连寄生参数,然后在反标注到SPICE网表。

ATHENA 用于技术仿真
ATHENA/SSuprem4使得工艺设计工程师可以使用一个尖瑞和实验验证的工具库精确地建模全 SiGe/SiGeC工艺流程。
  • 蒙特卡罗注入附带填隙空位损伤分布计算,用于TED扩散效应
  • 含锗和碳薄膜里的硼扩散延迟
  • 填隙式扩散和复合行为上的碳效应
  • 外延工艺过程中的填隙注入导致了搀杂扩散的加强
  • 全面耦合扩散模型
  • 精确的外延仿真自动地将多晶薄膜置于器件的非晶体区域
  • 多晶硅增益边界扩散模型及更多其他的模型

全工艺仿真附带精确的实验验证的模型用于氧化物生长,淀积、蚀刻、外延附生、注入和扩散

校准模型:来自注入硅填隙表面损伤和后来的TED的近硼标记上的SiGeC薄膜效应。较深硼标记的扩散的区别是SiGe薄膜中的碳掺入的直接原因,碳掺入影响了填隙式运输特性。

运用工艺仿真在ATHENA里创建的Silicon/SiGe多量子阱(MQW)波导光电二极管结构。光电探测器使用SIMO SOI材料衬底上生长的厚延生层,作为位于结构顶部的探测器的波导。此结构随后可无缝导入ATLAS,用于电气和光学特性表征

ATLAS 用于技术仿真
ATLAS/Blaze可无缝导入ATHENA/SSuprem4里创建的器件,并提供许多仿真输出用于有源器件所有方面的完全虚拟分析:
  • DC I-V、Gummel和击穿曲线
  • AC分析用于Ft/Fmax和电容数据的精确提取
  • S参数、Y参数和Z参数的计算
  • 大信号输入的瞬态分析
  • 分析影响器件可靠性的关键参数
  • 1/f、陷波和扩散感生噪声的计算
  • 用户定义的模型和参数

DC特性显示SiGe HBT的gummel图。

前一页所示的ATHENA中创建的SIMOX SiGe MQW波导结构的光学Helmholtz解。3D仿真考虑了Z方向的光学吸收。

SiGe HBT的I-V输出特性经优化用于高high ftmax显示低击穿电压。

SIMOX SiGe MQW波导探测器生成的光电感生电流。

器件仿真允许设计师直接分析其设计的器件中的各个有关参数的效应。这里显示器件在高电流运作时的寄生集电极电阻的势降。

在每一个偏压点进行的交流分析时计算所得Ft和Fmax数据。

ATLAS中为SiGe HBT仿真的最小噪声值相对集电极电流。三个区县分别是频率为2、5和10 Ghz,集电极电压为1伏

CLEVER/STELLAR–全面3D、单元级寄生电容和电阻提取
电路设计好之后,CLEVER被用来场解算整个的单元并计算额外的从互连线路中产生的寄生电阻和电容,此后用来后标注SPICE网表。Simucad使用标准的基于规则的方法而不是基于物理的仿真,也对大型电路提供全芯片解决方案。

STELLAR可用于场解算更大的电路,但要以实际工艺仿真为代价

使用全3D实际工艺仿真器和场解算器的单元级别寄生参数提取。

QUEST - 电感器和寄生组件的RF模型提取
Simucad提供一套全面的2D/3D、基于物理、版图驱使的工具,可用于无源组件与寄生现象的特性表征和提取频率依赖性的SPICE等效电路。这些器件包括传输线、电感器、电容和电阻。

传输线模型提取

以2D模式使用QUEST允许电路设计师使用从foundry得到的基本的薄膜厚度互连信息,在版图的任何部分生成截面图,并创建频率依赖性的传输线SPICE W元素模型以及RLCG数据。因为传输线的2D特性,这里只需要2D仿真。

一对导体的势与场可视性。

任意形的3D电感器、电容和电阻提取

使用版图和互连厚度信息,可创建全3D的任意形电感器、电容和电阻,QUEST基于物理的仿真器可生成频率依赖性的二端对或多端对SPICE等效电路或设计中每个元素的S参数分析。

SiGe技术制造的典型的在片RF螺旋电感器的版图。

实例电感器二端对等效电路提取。

QUEST中二端对S参数分析RLCG与Q输出。

3D螺旋电感器结构创建和可视性,显示中心连接的多通路结构。

版图和DRC
适用于Windows-NT CAD的一套CELEBRITY软件提供了尖瑞的特征,用于SiGe/SiGeC电路和版图设计。分层次版图编辑器Expert以及快速实时的Guardian DRC软件提供如下特征:
  • 分层次设计
  • 几百万大型晶体管版图布局
  • 任意形状
  • 全芯片和局部DRC
  • 脚本语言
  • GDS-II和CIF输入/输出
  • 优化的自动选路
  • 支持所有角度、45度和90度对象
  • 交互性和批模式操作
  • Client-server设计和库管理


具有任意形性能的版图编辑器。

 

集成的实时设计规则检查。

Gateway - 电路图捕捉和编辑器
Gateway电路图捕捉和编辑器是模拟/混合信号/射频IC设计环境的前端。它与Simucad的电路仿真、数字仿真、布局版图、DRC、ERC、LVS和参数提取工具密切整合。其高级的层次编辑特性适用于Unix、Linux和Windows操作系统。
  • 强大的电路图捕捉和编辑功能,可创建和修改多视窗、多图表和分层次IC设计
  • 与SmartSpice电路图仿真器的无缝集成,创造一个配合行为模型,交互探测、波形显示和分析的交互式的设计环境
  • 以共享工作空间管理多用户项目,可共享设计团队所使用的单元库和符号库
  • 从其他电路图捕捉工具平滑过渡–开箱即用的安装,无需咨询顾问,并且支持EDIF输入
  • 简单易用-对新用户有在线帮助
  • 高生产力的模拟设计环境提供了参数单元(Pcells),自动符号生成,实时仿真查看(步进式波形)和多用户schematic locking
  • 跨越Unix、Linux和Windows系统,适合于大范围运用

图为使用drag&drop各种元素,包括SiGe HBT和附带的由UTMOST提取的SPICE VBIC模型,在Gateway中设计的1 GHz RF放大器。

上图所示的调谐电路放大器电路的频率响应是在Gateway中创建的,在电路图捕捉工具之后即直接在SPICE中运行,并使用集成的交互探测特征进行分析。

UTMOST III - 参数提取
UTMOST III是一个完整的集成软件包,可提供自动数据获取、参数拟合及提取、优化、仿真和模型验证。

特征:

  • 完备的器件特性表征和建模性能
  • 广泛支持各种测量设备和探头
  • 具有完全交互式,半自动或批处理三种运行模式
  • 单步重复操作,包括硅片盒控制
  • DC、AC、瞬态和电容测试程序
  • MOSFET、BJT、Diode、JFET、GaAs、SOI、TFT和HBT等模块
  • 可接口到工艺和器件仿真器,以及SPAYN统计参数分析工具
  • 支持广泛种类的模型和电路仿真器

由UTMOST控制的典型的测试测量设置。

在导出的Gummel Poon SPICE参数上的Ft测量和SPICE仿真。

在导出的VBIC SPICE参数上的测量输出特性和SPICE仿真。

在导出的VBIC SPICE参数上的测量Gummel图和SPICE仿真。

数据可导入到Simucad的统计软件SPAYN中,用于各种分析包括晶片图、拐角模型和统计工艺控制。

SmartSpice RF - 延展已经证明的领先地位到RF SPICE仿真领域
在当今的模拟电路仿真领域,SmartSpice是技术和性能的领导者。全球对SmartSpice的迅速接受程度,显示了SmartSpice正在重定义收敛性、速度、精度、容量、易用性和授权等业界标准。SmartSpice提供许多独特的特征,包括:
  • 兼容于HSpice™、PSpice™和Berkeley SPICE
  • 一个最先进和完备的器件模型库
  • 同样性能贯穿UNIX、Linux和PC平台
  • 富有竞争力的价格site licensing授权方式



宽带放大器仿真。

 

使用SPICE VBIC模型仿真HBT Gummel图。

使用SPICE VBIC模型仿真HBT I-V 输出特性。

使用RF SPICE电流仿真器计算符合循环和S参数。

RF SPICE中的谐波仿真允许仿真非常广泛的频率差别的模式化信号,这在传统的SPICE中则需要不切实际的循环次数来取得。

Rev. 051204_06

     
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