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器件模型是联系集成电路设计和生产的纽带。随着CMOS工艺的发展,MOS器件尺寸不断缩小,集成电路设计对器件模型的要求也越来越高。几何尺寸不断缩小的MOSFET中的寄生效应使得在低频条件下开发得到的SPICE器件模型无法正确预测射频电路设计需要的高频工作特性,从而导致电路设计周期变长,产品成本增加。所以,建立基于物理基础的精确射频MOSFET器件模型至关重要。
本文首先对MOSFET器件射频模型,包括本征模型,非本征模型,以及噪声模型等进行了讨论,并对RF MOSFT的关键仿真参数以及评价MOSFET射频工作特性的Figure-of-Merits(FOM)进行了分析探讨。
在此基础上,从四个方面(直流特性、本征电容特性、高频小信号和噪声特性)探讨建立了评价MOSFET高频工作特性的模型质量评估方法,并利用Cadence spectre完成了电路模拟仿真。同时,针对SMIC0.13um工艺设计了各种测试结构,将流片后测试数据进行了处理与分析,为进一步验证器件模型的精确性提供了条件。
本文还探讨了由电路单元特性评估射频电路设计所需要的器件模型质量的可能性。在设计以模型验证为出发点的LNA单元的过程中,尝试分析了关键模型参数对电路性能的影响,提出了评价器件模型质量的电路单元级FOM。
本研究为从器件和电路级进行CMOS射频电路设计需要的MOSFET器件模型质量评价工作做了有益的尝试。所取得的结果为建立MOSFET射频电路模型质量评价流程奠定了基础。