【技术】当前集成电路器件面临的可靠性挑战和建模解决方案介绍

时间： 2018-11-20 来源：Keysight

技术问答

选型帮助

研发客服

商务客服

2018年3月20日在北京召开的电子设计创新大会是为设计工程师和系统集成商提供关于通信、计算机、RFID、无线、导航、航空航天及相关市场最新射频/微波和高速数字系统技术交流的研讨论坛，重点关注高频/高速电子设计中所涉及到的从元器件表征到系统集成等关键问题。

在EDI会议的报告会中是德科技工程师交流了当前集成电路器件可靠性建模和评估的解决方案和现状。目前在器件建模领域面临着1)Vdd的降低将导致摆幅限区的缩小；2)老化效应的表征；3)ICs在接近或超过极端条件下工作运行；4)代工厂提供不同的建模工具/模型或根本没有该器件模型；5)期待有模型支持老化效应的表征且与现有的SPICE仿真器兼容等五方面的仿真技术挑战。随着芯片制造工艺持续按照比例缩小，可靠性建模用来检验晶体管设计是否满足微电子器件性能的严苛要求，因为电场强度和电流密度的增加将会降低器件的工作寿命，同时新一代器件引入了新的制造工艺、材料和结构，这些为制造芯片的可靠性评估带来了新的挑战。

图1 热载流子注入(HCI)直接影响着器件的热载流子衰减效应

图2 MOS器件面临的偏压温度不稳定性(BTI)问题

图3 在应力时间的条件下Id饱和电流的衰减效应

图1，图2和图3分别介绍了MOS器件所面临的由热载流子注入(HCI)导致的热载流子衰减效应、偏压温度不稳定性(BTI)问题和应力在时间下Id饱和电流衰减效应等面临的挑战性问题。目前KEYSIGHT在BTI建模和表征方面可实现超快速1-μs BTI表征、交流应力BTI测量和定时执行的BTI表征方式，测试结果详情如下图4所示，MOS器件与时间相关电介质击穿(TDDB)可分为NMOS器件漏极多击穿点、硬性和软性击穿、持续电压或应力引起栅极漏电流三个方面的评估(图5所示)。

图4 超快速1-μs BTI表征、交流应力BTI测量和定时执行的BTI表征方式

图5 与时间相关电介质击穿(TDDB)三方面的测试评估

是德科技在器件可靠性仿真和分析流程可以分为新度仿真(衰减程度)，应力仿真和老化仿真三个流程。应力仿真由老化模型的瞬态效应仿真、器件偏压条件下老化模型计算衰减因子和因HCI，BTI等带来的输出衰减效果三个步骤组成；老化仿真流程分为将衰减变换到模型的参数，再对改进后的器件模型的网表文件进行仿真。基于伯克利相关工艺的可靠性建模工具(BERT)来描述每种器件老化效应，建立起新一代器件的可靠性模型，如果应力时间足够长，热载流子注入模型可以提前展现出Id的电流饱和效应，BTI模型也可以考虑使用物理恢复效果和恢复模型两种探究方法。

图6 Cadence-RelXpert/Spectre工具对FinFET晶体管的特性表征仿真

采用的Synopsys公司MOSRA工具内置有器件模型，器件建模分为专用型和开放型两种建模方案，其中开放型易于使用，MOSRA API不仅可用来定制MOS老化模型的设计，还能对器件的HCI，BTI（部分恢复）和TDDB效应进行建模。基于工艺库现有的参数数据，添加软件附加设置的可靠性信息来建立衰减表征模型，最终使用模拟器(Cadence，Mentor，Synopsys)对可靠性API模型来仿真，最终向PDK添加降级模型，该方式同时支持主要的EDA设计环境，目前主流的器件可靠性仿真流程如图7所示。

图7 器件可靠性的仿真流程示意图

通过交流总结，我们可以了解到当几何器件工艺尺寸缩小并采用新制造材料时，IC的可靠性会随着降低，BTI将变成更加需要考虑的影响因素，其恢复效果难以进行定性衡量并使用模型化来评定。同时，本文介绍了最新的可靠性模拟流程和建模方法，是德科技可以提供可靠的一站式解决方案，从硬件测量、建模软件到技术咨询一系列的服务。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 124
| 转发至：

本文由杯中的清泉翻译自Keysight，版权归世强硬创平台所有，非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明“来源：世强硬创平台”。

全部评论（124）

EmmaChen Lv6. 高级专家 2019-01-23

学习
文定 Lv5. 技术专家 2019-01-23

学习
项目研发 Lv6. 高级专家 2019-01-16

学习中
用户49108147 Lv4. 资深工程师 2019-01-12

学习
KoFaCh Lv8. 研究员 2019-01-10

学习下

Tiger.Hu Lv7. 资深专家 2019-01-07

学习学习
haibinxing Lv7. 资深专家 2019-01-01

学习了
游来游去 Lv8. 研究员 2019-01-01

学习
不行街 Lv8. 研究员 2018-12-31

学习了
孺子牛 Lv6. 高级专家 2018-12-31

学习了

展开更多评论

【技术】小米10捧红氮化镓！十分钟带你了解GaN建模，Keysight团队提供Si/GaAs/GaN器件建模服务

2月13日小米发布会召开，除了发布最新款旗舰手机，还带来了旗下第一款GaN氮化镓充电器。一时间，氮化镓这个新名词迅速占据了公众视野，成为投资界的新宠儿。Keysight团队提供Si/GaAs/GaN器件建模套件服务。

新技术发布时间 : 2020-02-21

【技术】25Gbps及以上高速信号背板无源信道表征的测量与3D EM仿真之间的相关性

对于24层25Gbps背板，传统的3D EM解算器已经不再适合进行EM仿真，计算的耗时长效率低，并且消耗计算机硬件资源更多。SIPro是高达50GHz信号频率应用的最佳选择，不仅模拟速度快，而且与测量相比具有高精度等优势，同时还能减少计算机硬件资源的消耗。是德科技可以提供可靠的一站式解决方案，从硬件测量、建模软件到咨询服务。

新技术发布时间 : 2018-11-22

滤波器简介及巨霖PowerExpert软件仿真案例分析

滤波器，作为一种信号处理器件，在电子技术和信号处理领域扮演着至关重要的角色。它能够通过增强或抑制特定频率的信号成分来改变信号的频谱特性。巨霖科技的PowerExpert软件中拥有丰富的器件库，可轻松搭建一个一阶有源低通滤波器。本文基于仿真案例进行分析介绍。

设计经验发布时间 : 2024-07-18

EPC在线建模工具库：氮化镓场效应晶体管热计算器，可快速评估氮化镓器件热管理策略的有效性

EPC的GaN FET热计算器，根据输入设定和计算模型可以得到每个工作器件和环境温度的变化并生成详细报告，其器件模型库允许进行添加和改进，能够有效帮助工程师更好的设计、评估和优化电路板。本文介绍了有关GaN FET热计算器的功能和应用价值。

原厂动态发布时间 : 2022-05-27

SPICE建模语言——Verilog-A介绍

半导体器件模型是公式和参数的组合，建好的模型只是用公式的形式把物理现象描述出来。要想将模型应用于电路仿真，还必须借助计算机编程语言，通过编译程序来实现。本文介绍SPICE建模语言——Verilog-A。

技术探讨发布时间 : 2024-10-12

法动科技EDA系列：信号及电源完整性解决方案

本案例介绍了采用法动科技的SuperEM®对封装及电路板中的信号线仿电磁特性、提取参数，使用FDSPICE®进行时域仿真的流程。软件界面易于上手，可快速完成建模仿真，可满足用户对设计进行信号完整性分析的需求。

设计经验发布时间 : 2024-04-05

Thermal-BST自动化工具在Flotherm建模中的应用与优势

软件中原有的PCB建模工具，转换出来的模型复杂，影响后期的网格划分，造成仿真时间过长，效率低。为了解决这一问题，Thermal-BST自动化工具的出现为工程师提供了一种高效、精确且便捷的解决方案。本文将介绍Thermal-BST自动化工具在PCB板及器件建模方面的优势，并分解步骤详细介绍其应用。

设计经验发布时间 : 2024-07-20

三维模流分析软件有哪些特点？

三维模流分析软件主要用于塑料注塑成型、金属铸造和其他材料成型工艺的模拟与分析，帮助工程师预测和优化产品的流动、填充、冷却、应力分布等特性，从而改善设计、减少试模次数、降低成本和缩短产品开发周期。本文中贝思科尔为大家介绍三维模流分析软件的特点。

技术探讨发布时间 : 2024-07-30

LOT-TYPE Crystal Units PARTS MODELING

型号- LOT,LOT55A,LOT35 16.000MHZ/-10~60°C/12PF,LOTAZA 16.000MHZ/-10~60°C/12PF,LOT-TYPE,LOT55 12.000MHZ/-10~60°C/12PF,LOT SERIES,LOT33 20.000MHZ/-20~70°C/8PF

型号命名规则 - KYUSHU DENTSU - 2011/2/21 PDF 英文下载

贝思科尔参加碳化硅功率器件制造与应用测试大会，共同探讨和分享功率器件相关行业最新的技术进展和应用经验

碳化硅功率器件制造与应用测试大会将于2024年6月26-28日在无锡锡山举行，贝思科尔将携功率器件测试解决方案亮相本次大会，诚挚欢迎您的到来。活动以“穿越周期 | 韧性增长”为主题，大会邀请了全国功率半导体产业技术实力最强的高校和院所教授授课，话题方向为包括SiC MOSFET功率芯片设计与制造、GaN 功率器件设计与应用、功率器件封装工艺、系统互联建模及设计、高功率高效率电源设计挑战及方案等。

原厂动态发布时间 : 2024-07-24

CAP60-TYPE Crystal Oscillators/VCXO PARTS MODELING

型号- CAP65FXE-L155.52MHZ155.52MHZ,CAP60 SERIES,CAP60,CAP60AXT-L150.000MHZ150MHZ,CAP60AXT133.000MHZ133MHZ,CAP60AXT-L155.52000MHZ,CAP60AXE77.7600MHZ77.76MHZ,CAP65FXE-L250.000MHZ250MHZ,CAP60-TYPE,CAP65AXT150.000MHZ150MHZ

型号命名规则 - KYUSHU DENTSU - 2017/4/14 PDF 英文下载

介绍模拟电路的仿真软件应用

ADS软件应用领域广泛，涵盖通信系统设计、卫星通信、毫米波雷达、汽车雷达和射频集成电路设计等领域。在通信系统设计中，ADS软件可用于优化无线通信系统的前端电路，提高信号传输质量和系统的性能。在卫星通信中，ADS可帮助工程师设计和仿真卫星通信链路，提升传输效率和系统性能。在毫米波雷达和汽车雷达领域，ADS的仿真和分析功能有助于提高雷达系统的探测精度、抗干扰性和可靠性。

技术探讨发布时间 : 2024-06-07

Keysight（是德科技）电源产品选型指南（中文）

目录- BenchVue软件电源产品系统直流电源和台式直流电源直流电源输出电压和电流一览表直流电源直流电子负载交流电源专用电源产品已停产的直流电源及其替代产品

型号- B2911B,B2911A,N8926A,U8000,N5742A,N5766A,6632B,6644A,BV0003B,N6977A,N6735B,N6953A,6800C 系列,N5743A,N5767A,N1275A,6621A,6633B,6645A,N6780 系列,EL30000系列,N6976A,N6746B,B1506A,N6952A,N6734B,U8031A,N8948A,N5744A,N5768A,N1274A,E4361A,N3300A,6622A,6634B,66332A,N8924A,66102A,6600 系列,B1505A,N6701C,66000,N8949A,N8925A,N8937A,6624A,N5745A,N5769A,E4360A,6611C,N3301A,N1273A,6623A,B2901BL,N6700C,66101A,U8000 系列,N6736B,N6954A,E36100A 系列,N6700A,E5263A,6625A,6612C,N5746A,N3302A,N1272A,66104A,N1260A,U8032A,66321D,66321B,B2902B,B2902A,6626A,N5747A,N3303A,6613C,PA2203A,66103A,BV0012B,N1271A,N6702C,6060 系列,6060B,N6705C,B2901B,N8928A,6800B 系列,N7900 系列,B2901A,6627A,EL30000,N3304A,6614C,N5748A,6600,E4360,66106A,N6783A-BAT,N8929A,B2900A,B2912B,E5262A,6628A,B2912A,N3305A,N5749A,66311B,PV8922A,66105A,U8001A,E4368A,N3306A,E4356A,N5700,6672A,B1511B,6684A,PV8921A,RP7935A,CX3322A,BV9210B,RP7945A,RP7933A,B2962A,N8900 系列,N3307A,E4367A,RP7900 系列,N6900,B1510A,6673A,PV8932A,B2960,RP7946A,6620 系列,B2961B,B2961A,RP7932A,6674A,AC6906L,AC6918L,PV8931A,U2723A,U8002A,RP7943A,RP7931A,6675A,B1520A,6651A,PA2201A,U2722A,BV9201B,AC6900,N8760A,6652A,B2900A 系列,E36232A,AC6906H,66300,AC6918H,N6700,N8761A,6653A,E4362A,B1514A,6641A,E36231A,BV9211B,B2960系列,EDU36311A,N3300,B1513C,6654A,6642A,E36234A,N7900,CX3324A,667X,U2720,CX3300A,BV9200B,669X,E36200 系列,66000 系列,B1500A,6643A,B1512A,E36233A,6655A,6631B,AC6903L,668X,RP7936A,E36100B,AC6903H,E36100A,RP7962A,AC6804A,PV8900 系列,AC6804B,N8740A,E36103A,E36103B,N6791A,AC6912L,AC6912H,RP7973A,RP7961A,6035A,66309B,E36102B,E36102A,66309D,N8741A,AC6802B,RP7972A,AC6802A,E3600 系列,E36311A,N8762A,B2960 系列,E36105B,N6781A,E36105A,6690A,E3641A,RP7983A,N3300 系列,AC6803A,AC6803B,N8900,E36104B,E36104A,N6792A,E3640A,6691A,AC6800A,N6790,AC6800B,N6783A-MFG,RP7942A,E3600,6038A,N6900 系列,E36313A,6692A,N6783A,N8756A,6680A,N8732A,PV8900,N8950A,RP7941A,AC6801A,AC6801B,N6780,RP7953A,E36312A,N6782A,E36106B,E36106A,AC6900 系列,N8757A,6681A,N8733A,N8951A,RP7952A,N7971A,6682A,N6785A,N6773A,N6761A,N8754A,N8742A,RP7963A,RP7951A,N7970A,N8700,6683A,6671A,N6784A,N8755A,N8731A,N5770A,6629A,N7973A,E3647A,N6775A,N6763A,N8736A,N6751A,N8954A,N8930A,E36300 系列,E36340,6063B,E5260A,N5771A,N1259A,6812B,N7972A,E36100,E3646A,6811C,6811B,E36100 系列,N6786A,N8737A,N6774A,N6762A,N8943A,AC6800A 系列,N8955A,N8931A,E3634A,N5772A,N1258A,6813C,6813B,N7951A,6800C,E3649A,E36100B系列,6812C,6800B,AC6800B 系列,N6753A,N8758A,N6741B,N8734A,N6971A,N8952A,N6777A,N8940A,N6765A,EL30000 系列,E5270B,N5761A,N7950A,N7974A,N8700 系列,E3648A,N8759A,N6764A,N6752A,N6970A,N8735A,N8941A,N6776A,RP7982A,6030A,N5750A,N7953A,N7977A,N5762A,N1268A,N8934A,N6743B,N6731B,N8946A,N6973A,E36100B 系列,E3643A,E3631A,N6755A,14585A,CX3300A 系列,6031A,N7976A,N5763A,N5751A,E36300,N7952A,N1267A,N6972A,N8923A,N6790 系列,N8935A,N6742B,E3630A,E3642A,N6766A,N6754A,N5700 系列,N8738A,6032A,6030 系列,N5752A,N5764A,RP7900,B2910BL,N1266A,N6951A,N8932A,N8944A,N8920A,E3645A,N6745B,E3633A,N6733B,N8739A,6033A,N7954A,N5741A,N5765A,66319B,N1265A,N6950A,N8945A,N6732B,N8957A,N8921A,E3632A,E3620A,N6756A,N6974A,E3644A,N6744B,66319D

选型指南 - KEYSIGHT - 2021年11月16日 PDF 中文下载