很长时间以来,硅一直是高电压电源应用选择的材料。最近硅 - 碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)以及其它材料已开始获得关注,因为宽带隙特性意味着它们应该有比硅更高的性能。但是,宽带隙也给TCAD仿真带来一些挑战,因为它要求精确度非常高。 Silvaco使用德洛奈(Delaunay)网格化使精度可达160位,以达到所需的仿真精度。

设计电源器件的基础是TCAD --“虚拟制造”显然要比实际运行晶圆更快且更便宜。

3D Trench Oxidation
3D SiC MOS Device Simulation

 

TCAD如果不能链接到设计,则将会很有限。设计电源应用工艺的工程师不相同于设计器件本身的工程师,他们需要能够从TCAD链接到SPICE,以便能测量电路性能而无需处理真正的晶圆,因为处理晶圆的过程既昂贵又缓慢。

一旦有了SPICE模型,设计则可像任何模拟设计一样进行,包括创建版图、提取寄生参数、运行仿真以确定性能。混合模式仿真也可同时涉及TCAD和SPICE。

另一个关键步骤是可靠性分析。所涉及的高电压使电迁移和热问题变得更重要。电源电路也容易受到高能粒子(单粒子效应或SEE)、单粒子烧毁(SEB)和单粒栅穿(SEGR)的影响。为了提高TCAD运行效率而不降低仿真精度,沿撞击轨道的网格有可能细化。

Mixed-mode TCAD/SPICE Simulation

 

Silvaco拥有全套TCAD-建模-PDK工具,以及用于设计和分析的完整工具,包括最近兼并收购Invarian 而获得的EM / IR /热分析技术。

Capabilities

  • 硅、碳化硅、氮化镓
  • 宽带隙仿真 - 物理模型、德洛奈网格化、80/128/160位精度
  • 并行PAM求解器
  • 混合模式TCAD/ SPICE仿真
  • 多单元大结构仿真
  • 坚定稳定3D氧化用于沟槽隔离
  • LOCOS仿真
  • 单粒子烧毁(SEB)
  • 单粒子栅(SEGR)
  • 单粒子效应(SEE)
  • 总剂量
  • 沿撞击轨道的网格细化
Model Extraction
  • HiSIM_HV2 模型
Model Extraction
  • 并行SPICE被扩展以利于FastSPICE应用
  • 全芯片电源IC仿真
  • AMS仿真
  • 瞬态噪声分析
  • 支持广泛的代工PDK,重点在AMS、HV、BCD工艺
  • 全定制版图
  • 集成提取和DRC/ LVS
Invar
  • 模块至全芯片级别分析
  • SPICE精度
  • 使用热性能进行苛刻条件分析