2次元小信号ノイズ・シミュレーション・モジュール

Noise™は、S-PiscesまたはBlazeと連携して、半導体デバイス内で発生した小信号ノイズの解析を実行します。Noiseは、すべての小信号ノイズ源に対して正確な特性を解析し、回路設計の最適化に重要な性能指数を抽出します。

高度な半導体ノイズ解析

  • Noiseは、1ポート・デバイスまたは2ポート・デバイスのAtlasフレームワーク内のすべての材料系をサポート。
  • 拡散ノイズ、生成-再結合ノイズ、電子と正孔の両方に対するフリッカ(1/f)・ノイズを含むノイズ源をモデリング。
  • 最小ノイズ指数Fmin、最適ソース・インピーダンスZ0、ノイズ・コンダクタンスgnなどの業界標準の性能指数を直接抽出。
  • 個別のマイクロスコピック・ノイズ源、総合局所ノイズ源、インピーダンスおよび短絡回路のグリーン関数を出力。
  • ダイレクト・インピーダンス手法を高速で効率的に実行することでマイクロスコピック局所ノイズ源によるノイズ電圧相関スペクトルをモデリング。
  • ドリフト拡散方程式または先進的な流体輸送モデルのいずれかに適用することが可能。
  • 拡散ノイズまたはGRノイズにユーザによるキャリブレーションを必要としない使いやすさ。
  • C-Interpreterモジュールとシームレスに連携することにより、新しい独自のノイズ源モデルを実装することが可能。
2次元プロセス・シミュレータAthenaを使用してシミュレートされたエミッタ面積が40um2を持つ深いトレンチで分離された0.5umのダブル・ポリSiGe HBT構造
上図はワイヤレス・アプリケーションとして3つの周波数2GHz、5GHz、10GHzにおけるポリSiGe HBT構造の最小ノイズ指数対コレクタ電流を示しています。

2ポート・デバイスでのノイズ解析

Noiseには、任意の動作バイアス・ポイントにおけるノイズ分布を解析する機能があります。RFエンジニアの最大の関心事は、低いノイズ指数を達成すること、高動作電流および十分な高電流利得のトレードオフです。

SiGe HBT構造の例

プロセス・シミュレータAthenaを使用してトレンチ分離されたダブル・ポリSiGe HBT構造をシミュレートし、Atlasでさまざまなバイアス・ポイントでのノイズ解析を実行します。

上図はワイヤレス・アプリケーションとして3つの周波数2GHz、5GHz、10GHzにおけるポリSiGe HBT構造の利得対コレクタ電流を示しています。
上図は電子のマイクロスコピック拡散ノイズ源(MNS)の2次元分布を示しています。MNSは1つのノードを囲んだデバイスの面積で生成したノイズの合計です。

90nm MOSFETの例

正確な物理構造を解析するため、2次元プロセス・シミュレータAthenaを使用して90nmシリコンMOSFETをシミュレートしました。デバイス・シミュレータAtlasでさまざまな動作点でのノイズ解析を実行しました。

上図は、電子局所拡散ノイズ源(LNS)の2次元分布を示しています。LNSは1つのノードを囲んだデバイスの面積につながったノイズの合計です。LNSはインピーダンス・フィールドを使用してMNSをコンタクト電圧に変換することで計算されます。
周波数によるノイズ・コンダクタンスのばらつきを示しています。ノイズ・コンダクタンスは、ソース・インピーダンスが最適ソース・インピーダンスから離れていくに従って増大するノイズ指数を測定する手段です。
1kHzから10GHzまで変化する場合の2ポート・ノイズ指数Fminです。ノイズ指数は、デバイスが負荷に達する信号に追加する余分なノイズを測定する手段です。これは、負荷に送られるノイズ・パワーとして定義されますが、ソースのノイズが大きいがデバイスが理想的な場合は負荷に送られるノイズ・パワーによってノイズの大きいソースおよびデバイスに分けられて定義されることがあります。

Rev.110113_06