HiSIM

Utmost IVにおける抽出フロー

HiSIM登場の背景

CMOSテクノロジの微細化がサブ90nmへと進展する中、正確な回路シミュレーションSPICEモデルを求める声が高まっています。これほど微細なCMOS回路をシミュレーションするには、BSIM3やBSIM4など現行のSPICEモデルでは、能力の限界が近いのです。こういった現状を打開すべく、絶妙のタイミングで登場したのが、速度と精度がさらにパワーアップしたHiSIMバージョン2.4です。 HiSIM SPICEモデルは、広島大学の三浦道子教授を中心に開発されました。 HiSIMは、モデルのよりどころとして、 「VthベースのCMOSモデル」として知られる従来の考え方から離れて、「表面ポテンシャル・モデル」と呼ばれる手法をベースとしています。表面ポテンシャル・モデルは、65nm以下の微細なCMOS物理構造も正確に表現できます。

Utmostへのインプリメンテーション

2002年、Utmost IIIにおいて、HiSIMバージョン1.2用の最初のローカル・オプティマイズ・ストラテジを採用しました。その後、パラメータ抽出手法を徹底的に見直し、バージョンアップを重ね、日々改良が加えられるHiSIMモデルをインプリメントしてきました。

従来のモデルの問題点とHiSIMのソリューション

従来のMOSFETモデルでは、多くの場合、異なる動作モード間で特性を平滑化するために、非物理的パラメータを利用しています。これに対し、HiSIMはドリフト-拡散近似を採用し、すべての動作モードに渡って、チャネル内の表面ポテンシャルの正確なモデリングを保持します。したがって、必要なパラメータは物理的パラメータのみとなります。

以上により、HiSIMは、MOSFETデバイスを高精度にモデリングするだけでなく、モデリングに必要なパラメータ数も削減します。

HiSIMパラメータの特長
  • 主要パラメータ間に相互依存関係なし
  • パラメータ抽出が容易
  • より少ないパラメータで、デバイス特性をモデリング可能
  • 導関数が、全動作範囲で連続
  • すべてのチャネル長/チャネル幅に対して、1つのパラメータ・セット
2K RAM
高精度なHiSIMシミュレーション
操作の簡単な抽出シーケンス

Utmost IVの最新版には、HiSIM 2.4用の抽出手順がすでに組み込まれています。使い勝手の良いデータベース・ドリブン環境で、高精度、高品質なHiSIM SPICEモデルを生成できます。 Utmost IVのHiSIM抽出手順は、クリック操作で簡単に行えます。難易度の高いテクノロジをモデリングする場合、エンドユーザーの手で容易にカスタマイズできます。

HiSIM Utmost IV
Utmost IV HiSIM抽出フロー
HiSIM iDVDs
HiSIMは90nmテクノロジに最適な、スケーラブルな単一モデル。測定値と見事にフィット。
.LIB hisim2          
*          
.MODEL n NMOS (          
+level = 170 version = 240 tnom = 27
+corsrd = 0 corg = 0 coiprv = 1
+copprv = 1 coadov = 1 coisub = 0
+coiigs = 0 cogidl = 1 coovlp = 0
+coflick = 0 coisti = 0 conqs = 0
+cothrml = 0 coign = 0 codfm = 0
+corbnet = 0 vmax = 1.6867e+06 bgtmp1 = 5e-05
+bgtmp2 = -9.48365e-07 eg0 = 1.15327 tox = 2.3e-09
+xld = 0 lover = 3e-08 ddltmax = 0
+ddltslp = 0 ddltict = 10 vfbover = -0.5
+nover = 0 xwd = 0 xl = 0
+xw = 0 saref = 1e-06 sbref = 1e-06
+ll = 0 lld = 0 lln = 0
+wl = 0 wl1 = 0 wl1p = 1
+wl2 = 2.13155e-08 wl2p = 2 wld = 0
+wln = 0 rsh = 0 rshg = 0
+xqy1 = 0 xqy2 = 2 rs = 0
+rd = 0 vfbc = -1.00473 vbi = 1.1
+nsubc = 1.14146e+17 parl2 = 1e-08 lp = 1.5e-08
+nsubp = 3.79855e+18 nsubp0 = 0 nsubwp = 1
+scp1 = 0 scp2 = 0.1 scp3 = 1.43404e-08
+sc1 = 0 sc2 = 2.77035 sc3 = 0
+pgd1 = 0 pgd2 = 1 pgd3 = 0.8
+pgd4 = 0 ndep = 1 ndepl = 0
+ndeplp = 1 ninv = 0.5 muecb0 = 100
+muecb1 = 27.2632 mueph0 = 0.257974 mueph1 = 30034.9
+muephw = -0.1 muepwp = 0.24059 muephl = -0.0280916
+mueplp = 1 muephs = 3.81015e-05 muepsp = 2
+vtmp = 0 wvth0 = 0.00281884 muesr0 = 1.98112
+muesr1 = 3.07042e+14 muesrl = 0 muesrw = -0.00161676
+mueswp = 1.04214 mueslp = 1 muetmp = 2
+bb = 2 sub1 = 10 sub2 = 25
+svgs = 0.8 svbs = 0.5 svbsl = 0
+svds = 0.8 slg = 3e-08 sub1l = 0.0025
+sub2l = 2e-06 fn1 = 50 fn2 = 0.00017
+fn3 = 0 fvbs = 0.012 svgsl = 0
+svgslp = 1 svgswp = 1 svgsw = 0
+svbslp = 1 slgl = 0 slglp = 1
+sub1lp = 1 nsti = 5e17 wsti = 0
+wstil = 0 wstilp = 1 wstiw = 0
+wstiwp = 1 scsti1 = 0 scsti2 = 0
+vthsti = 1 vdsti = 0 muesti1 = 0
+muesti2 = 0 muesti3 = 1    
+nsubpsti1 = 0 nsubpsti2 = 0 nsubpsti3 = 1
+lpext = 1e-50 npext = 5e+17 scp21 = 0
+scp22 = 0 bs1 = 0 bs2 = 0.9
+tpoly = 2e-07 cgbo = 0 js0 = 5e-07
+js0sw = 0 nj = 1 njsw = 1
+xti = 2 xti2 = 0 cisb = 0
+cvb = 0 ctemp = 0 cisbk = 0
+cvbk = 0 divx = 0 clm1 = 1
+clm2 = 20 clm3 = 5 clm5 = 1
+clm6 = 0 vover = 0.897163 voverp = 0.490536
+wfc = 1.7213e-14 qme1 = 0 qme2 = 1
+qme3 = 0 vovers = 2 voversp = 0.103599
+gidl1 = 0.2 gidl2 = 1e+06 gidl3 = 0.9
+gidl4 = 0 gidl5 = 0.2 gleak1 = 50
+gleak2 = 1e+07 gleak3 = 0.06 gleak4 = 4
+gleak5 = 7500 gleak6 = 0.25 gleak7 = 1e-06
+glpart1 = 0.5 glksd1 = 1e-15 glksd2 = 5e+06
+glksd3 = -5e+06 glkb1 = 5e-16 glkb2 = 1
+glkb3 = 0 egig = 0 igtemp2 = 0
+igtemp3 = 0 vzadd0 = 0.01 pzadd0 = 0.005
+nftrp = 1e+10 nfalp = 1e-19 cit = 0
+kappa = 3.9 pthrou = 0 vdiffj = 0.0006
+dly1 = 1e-10 dly2 = 0.7 dly3 = 8e-07
+ovslp = 2.1e-07 ovmag = 0.6 gbmin = 1e-12
+rbpb = 50 rbpd = 50 rbps = 50
+rbdb = 50 rbsb = 50 ibpc1 = 0
+ibpc2 = 0 mphdfm = -0.3 cgdo = 5e-11
+cgso = 5e-11 cj = 0.00107 mj = 0.29
+mjsw = 0.33 cjsw = 1.26e-10 cjswg = 2.31e-10
+mjswg = 0.33 pb = 0.61 pbsw = 1
+pbswg = 0.6 )      
*          
.ENDL hisim2          
90nmテクノロジ向けHiSIMモデル・カード

Rev.011414_05