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老化分析共同模型界面增益动力

为老化建模、仿真和分析提供一个标准的模拟器无关接口。

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Greg Curtis,Ahmed Ramadan,Ninad Pimparkar和Jung-Suk Goo

2019年2月,西门子埃德写了一篇文章1题为“现在是时候使用公共模型接口了“。从那时起,我们继续看到越来越多的老化分析需求,不仅在传统的汽车空间中,而且还在其他技术设计领域,例如移动通信和IOT应用程序来解决长期可靠性验证。这种需求已经提出了对铸造厂的要求,以提供老化模型,以满足客户对准确模拟设备老化的需求,随着时间的推移,这已成为验证过程中的一部分。

在过去,衰老效应通常通过过度指导,以有价值的芯片房地产的成本减轻了过度指导。然而,今天的设计必须针对每个设计参数进行优化,以便绝对最小化芯片房地产。在不准确估计老龄化的长期影响的情况下,不能完全实现这种芯片房地产的最小化。

有助于器件劣化的两个重要机制是热载体注射(HCI)和正/负偏置温度不稳定性(PBTI / NBTI)。HCI,对于N型MOSFET晶体管更加突出,由漏极区域附近的电子引起了在高横向电场下的冲击电离,获得高动能,使得它们能够超越Si-SiO2屏障并注入栅极氧化物,产生界面或氧化物缺陷。NBTI,在P型MOSFET晶体管中更加突出,是老化的另一个问题。当P型MOSFET晶体管栅极电压在高温下长时间受到偏置时,Si-H键沿Si-SiO2接口断开,从而导致界面陷阱的产生。两个机制在较小的工艺节点下很大,因为栅极电介质在等效厚度中仅缩放到几个原子。随着时间的推移,这些界面陷阱导致阈值电压增加和通道载波移动性,降低,降低电路性能,缩短电路寿命并引入场中的潜在故障。

尽管初步努力制定了涵盖这些效果的标准化老化模型,但半导体行业生态系统无法收敛,因此所有刚刚的旧版和IDM都必须依赖于自己的本土成长模型,代表其过程技术行为。因此,铸造件必须支持多种型号接口,将其老化模型集成到电路模拟器中,作为常见的行业标准接口解决方案不存在。同样,仿真供应商也需要支持自己的独特界面。这种非标准方法增加了复杂性并增加了供应商和最终用户的支持成本。

为什么开放式型号接口(OMI)是标准解决方案

2018年4月,Si2紧凑型型联盟(CMC)2根据TMI接口发布了开放式界面(OMI)的第一个版本。OMI接口为用户提供了自定义CMC标准模型的灵活性,以适合自己的应用程序,所有这些都是无需触摸这些CMC标准模型的本机实现。OMI支持模型参数的更新和可靠性模拟。

OMI标准界面使原料,IDM和EDA供应商能够将其资源集中在支持单个常见的标准接口上。无晶圆厂公司和内部IDM设计组也可以利用他们最适合其技术组合的模拟器。CMC OMI标准V1.0.0支持以下型号:BSIM4,BSIM-CMG,BSIMSOI和HISIM2。计划更多的CMC标准模型包含在OMI的下一个版本中。

OMI提供了一个老化平台,可实现老化建模,仿真和分析,支持任何降级机制(图1)。该平台可以支持热载体喷射(HCI),偏置温度不稳定性(BTI)和时间相关的介电击穿(TDDB)。对于BTI,它还包括恢复效果。可以使用OMI老化流程来执行一步衰老仿真和更准确的逐渐老化模拟。Foundries可以为客户提供统一的OMI共享库,保护铸造厂的建模IP,作为其技术设计套件的一部分,无需改变他们今天为客户提供的基本模型库。他们只需要将OMI-TAGING部分(OMI共享库和老化模型参数)设置为它们的包装。OMI的力量是它是模拟器不可知论者。这意味着可以跨支持OMI的不同模拟器使用相同的统一OMI共享库。


图1. OMI老化流动。

Siemens EDA,CMC中的领导者和活动成员,实现了OMI接口的关键优势。自2018年12月以来,Siemens EDA的模拟速率(AFS)模拟器支持了OMI标准,从那时起,西门子EDA一直与关键合作伙伴合作,从该工作中受益。

西门子EDA和GLOBALFOUNDRIES的联合活动

GlobalFoundries支持了10年以上的老化模拟能力,密切合作与西门子EDA在内的领先的EDA供应商合作。越来越多的客户都要求omi老化模拟能力。从铸造的角度来看,OMI提供的模拟器不可知论者将减少支持多个SPICE模拟器所需的实现和QA负担。自2019年初以来,GlobalFoundries和Siemens EDA一直在协作CMC OMI接口中的Globalfoundries老化模型。西门子EDA在这项工作中一直非常有助于GlobalFoundries OMI老化的初步发行,并与遗留工具并发,启动从最先进的节点PDK。但是,该策略将逐步迁移到OMI老化。

概括

长期的可靠性一直是汽车工业关注的焦点,但现在正在扩展到技术设计的其他领域。因此,精确模拟设备随时间的老化已成为验证过程中不可或缺的一步。通过合作,西门子EDA和GLOBALFOUNDRIES正在共同努力,以确保共同的客户能够通过CMC行业标准开放模型接口(OMI)在西门子EDA的AFS平台上使用GLOBALFOUNDRIES工艺技术运行老化模拟。

参考
1]//www.fat-nurse.com/the -time-is-nor--a-common-model-interface/
2]硅集成倡议(Si2)紧凑型模型联盟(CMC)http://www.si2.org/cmc/

Greg Curtis是Siemens EDA的高级产品经理。

Ahmed Ramadan是西门子EDA的高级产品工程经理。

Ninad Pimparkar是GLOBALFOUNDRIES的高级技术人员。

Jung-Suk Goo是GlobalFoundries技术人员的主要成员。



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