一种半导体器件模型的建模方法及装置与流程

本发明属于半导体器件建模技术领域，尤其涉及一种半导体器件模型的建模方法及装置。

背景技术：

随着集成电路技术的发展和越来越广泛的应用，集成电路设计时必须考虑其高可靠性、高性能、低成本的要求。。

目前一般是利用iccad仿真软件中的器件模型对集成电路进行仿真测试的。在iccad软件中，mosfet的器件模型是将集成电路器件设计和集成电路器件产品功能与性能联系起来的关键纽带。伴随着集成器件尺寸越来越小，集成规模越来越大，集成电路工序越来越复杂，对器件模型的精度要求也越来越高。

随着集成电路在极端高温及极端低温领域的应用，需要半导体器件模型能够在更宽泛的温度区域内进行仿真，但是现有技术的器件模型一般都只在一定温度范围内适用，超过一定的温度范围则仿真精度就可能不满足仿真要求。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种半导体器件模型的建模方法及装置，用于解决现有技术中的器件模型只能在一定的温度范围内适用，导致在更宽泛的温度范围内对集成电路器件进行仿真时，仿真精度得不到确保的技术问题。

本发明提供一种半导体器件模型的建模方法，所述方法包括：

根据集成电路器件的历史仿真结果确定至少一个温度区间；所述历史仿真结果为利用历史半导体器件模型对性能测试数据进行仿真的结果，所述性能测试数据为对所述集成电路器件进行仿真时所需的数据；

针对不同的温度区间，提取出对应的器件模型参数，根据所述模型参数建立对应的子器件模型；

合并所述子器件模型，获得当前半导体器件模型；

当需要再次对所述集成电路器件进行仿真时，接收所述至少一个温度区间的当前标识值，根据所述当前标识值在所述当前半导体器件模型中确定出对应的子器件模型；

利用所述对应的子器件模型对所述集成电路器件进行仿真。

可选的，所述根据所述模型参数建立对应的子器件模型后，还包括：

为每个所述温度区间设置对应的标识值；

根据每个所述温度区间、每个所述温度区间对应的标识值以及每个所述温度区间对应的子器件模型生成映射表；所述映射表中存储有所述温度区间、所述标识值以及所述子器件模型之间的对应关系。

可选的，所述根据所述当前标识值在所述半导体器件模型中确定出对应的子器件模型，包括：

遍历所述映射表，在所述映射表中将所述温度区间的当前标识值与各标识值进行一一匹配；

获得与所述当前标识值匹配成功的所述标识值；

基于匹配成功的所述标识值在所述映射表中查找对应的子器件模型。

可选的，所述根据集成电路器件的历史仿真结果确定至少一个温度区间，包括：

根据所述历史仿真结果与性能测试数据之间的拟合度确定出所述至少一个温度区间。

可选的，所述针对不同的温度区间，提取出对应的器件模型参数，根据所述模型参数建立对应的子器件模型，包括：

针对不同的温度区间，基于预设的拟合度将各温度区间对应的历史子仿真结果与所述性能测试数据进行拟合；

基于拟合后的所述历史子仿真结果，获得目标阈值电压和目标温度系数；

根据所述目标阈值电压和目标温度系数建立对应的子器件模型。

本发明还提供一种半导体器件模型的建模装置，所述装置包括：

第一确定单元，用于根据集成电路器件的历史仿真结果确定至少一个温度区间；所述历史仿真结果为利用历史半导体器件模型对性能测试数据进行仿真的结果，所述性能测试数据为对所述集成电路器件进行仿真时所需的数据；

建立单元，用于针对不同的温度区间，提取出对应的器件模型参数，根据所述模型参数建立对应的子器件模型；

合并单元，用于合并所述子器件模型，获得当前半导体器件模型；

第二确定单元，用于当需要再次对所述集成电路器件进行仿真时，接收温度区间的当前标识值，根据所述当前标识值在所述半导体器件模型中确定出对应的子器件模型；

仿真单元，用于利用所述对应的子器件模型对所述集成电路器件进行仿真。

可选的，所述建立单元，还用于：

为每个所述温度区间设置对应的标识值；

根据每个所述温度区间、每个所述温度区间对应的标识值以及每个所述温度区间对应的子器件模型生成映射表；所述映射表中存储有所述温度区间、所述标识值以及所述子器件模型之间的对应关系。

可选的，所述建立单元具体用于：

遍历所述映射表，在所述映射表中将所述温度区间的当前标识值与各标识值进行一一匹配；

获得与所述当前标识值匹配成功的所述标识值；

基于匹配成功的所述标识值在所述映射表中查找对应的子器件模型。

可选的，所述第一确定单元具体用于：

根据所述历史仿真结果与性能测试数据之间的拟合度确定出所述至少一个温度区间；所述性能测试数据为对所述集成电路器件进行仿真时所需的数据。

可选的，所述建立单元具体用于：

针对不同的温度区间，基于预设的拟合度将各温度区间对应的历史子仿真结果与所述性能测试数据进行拟合；

基于拟合后的所述历史子仿真结果，获得目标阈值电压和目标温度系数；根据所述目标阈值电压和目标温度系数建立对应的子器件模型。

本发明提供一种导体器件模型的建模方法及装置，方法包括：根据集成电路器件的历史仿真结果确定至少一个温度区间；所述历史仿真结果为利用历史半导体器件模型对性能测试数据进行仿真的结果，所述性能测试数据为对所述集成电路器件进行仿真时所需的数据；针对不同的温度区间，提取出对应的器件模型参数，根据所述模型参数建立对应的子器件模型；合并所述子器件模型，获得当前半导体器件模型；当需要再次对所述集成电路器件进行仿真时，接收温度区间的当前标识值，根据所述当前标识值在所述当前半导体器件模型中确定出对应的子器件模型；利用所述对应的子器件模型对所述集成电路器件进行仿真；如此，因不同的温度区间对应的有不同的子器件模型，这样在对集成电路器件进行仿真时，无论温度是在什么范围内，都有合适的子器件模型对集成电路器件进行仿真，确保仿真精度，满足仿真要求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的半导体器件模型的建模方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的利用历史半导体器件模型对mosfet器件进行仿真的历史仿真结果图；

图3为本发明实施例提供的利用当前半导体模型对mosfet器件进行仿真的结果图；

图4为本发明实施例提供的半导体器件模型的建模装置结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中器件模型只能在一定的温度范围内适用，导致在更宽泛的温度范围内对集成电路进行仿真时，仿真精度得不到确保的技术问题。本发明提供了一种半导体器件模型的建模方法及装置。

下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

实施例一

本实施例提供一种半导体器件模型的建模方法，如图1所示，方法包括：

s110，根据集成电路器件的历史仿真结果确定至少一个温度区间；

在利用器件模型对集成电路器件进行仿真时，主要是对集成电路器件的性能测试数据进行仿真，并获得仿真结果，仿真结果一般可以以曲线呈现。这里所述的历史仿真结果是利用历史半导体器件模型对性能测试数据进行仿真时获得的仿真结果；性能测试数据为对集成电路器件进行仿真时所需的数据。

作为一种可选的实施例，根据器件的历史仿真结果确定至少一个温度区间，包括：

根据历史仿真结果与性能测试数据之间的拟合度确定出至少一个温度区间所性能测试数据为对集成电路器件进行仿真时所需的数据。

具体的，可参考图2，图2为利用现有的半导体器件模型对某个mosfet器件进行仿真的历史仿真结果，图2中的曲线为仿真结果，图2中的形状“■”为性能测试数据。

从图2中可以看出，在-93℃到27℃的温度区间内，历史仿真结果与性能测试数据的拟合度较好(重合度高)；在-253℃到-93℃的温度区间内，历史仿真结果与性能测试数据的拟合度较差(重合度低)。因此，可以根据拟合度确定出两个温度区间，分别为-93℃～27℃以及-253℃～-93℃。

温度区间确定出之后，每个温度区间均对应一个历史子仿真结果，各历史子仿真结果合并在一起形成历史仿真结果。

s111，针对不同的温度区间，提取出对应的器件模型参数，根据所述模型参数建立对应的子器件模型；

为了使得模型可以应用于宽泛的温度范围，提高模型的仿真精度。针对不同的温度区间，均建立一个对应的子器件模型；这样无论需要的仿真温度是多少，均可以找到一个合适的模型进行仿真。

具体的，针对不同的温度区间，提取出对应的器件模型参数，根据所述模型参数建立对应的子器件模型。其中，器件模型参数主要包括：阈值电压和温度系数等。

那么作为一种可选的实施例，针对不同的温度区间，提取出对应的器件模型参数，根据模型参数建立对应的子器件模型，包括：

针对不同的温度区间，基于预设的拟合度将各温度区间对应的历史子仿真结果与所述性能测试数据进行拟合；

基于拟合后的所述历史子仿真结果，获得目标阈值电压和目标温度系数；

根据所述目标阈值电压和目标温度系数建立对应的子器件模型。

因为针对有些温度区间来说，历史子仿真结果的精度并没有达到仿真需求，因此为了确保建立的子器件模型的仿真精度，需要基于预设的拟合度将温度区间对应的历史子仿真结果与性能测试数据进行重新拟合。

如图2所示，因历史子仿真结果在某个温度区间是一条具有线性关系的直线(该直线的斜率及各参数均可以确定出)，那么可以基于重新拟合后的仿真结果提取出该温度区间内的目标温度系数和阈值电压。

值得注意的是，在有些温度区间中，对应的历史子仿真结果可以达到预设的仿真精度，因此针对这些温度区间，无需基于预设的拟合度重新将对应的子仿真结果与性能测试数据重新拟合。

继续以上述所说的mosfet器件为例，在-93℃到27℃的温度区间内提取器件模型参数，建立子器件模型的实现如下：

.modelnmos1nmos

+level＝49version＝3.3vth0＝0.534669

…

+kt1＝-0.181427

…

在-253℃到-93℃的温度区间内提取器件模型参数，建立子器件模型的实现如下：

.modelnmos2nmos

+level＝49version＝3.3vth0＝0.554029

…

kt1＝-0.111882

…

其中，nmos1为-93℃到27℃温度区间对应的子器件模型名称，nmos2为-253℃到-93℃温度区间对应的子器件模型名称，vt为阈值电压，kt为温度系数。

作为一种可选的实施例，建立各个温度区间对应的子器件模型后，为了在仿真时可以快速找到合适的子器件模型，根据模型参数建立对应的子器件模型后，还包括：

为每个温度区间设置对应的标识值；

根据每个温度区间、每个温度区间对应的标识值以及每个温度区间对应的子器件模型生成映射表；映射表中存储有温度区间、标识值以及子器件模型之间的对应关系。

举例来说，各个温度区间的标识可以是相同的，比如可以为tempermod。但是不同温度区间的标识对应的标识值是不同的；比如：-93℃到27℃的温度区间的标识值可以为1；-253℃到-93℃的温度区间的标识值可以为2。然后将子器件模型、温度区间与标识值生成映射表。

s112，合并所述子器件模型，获得当前半导体器件模型；

各温度区间对应的子器件模型建立好之后，合并各子器件模型，获得一个整体的当前半导体器件模型。

继续以上述的mosfet器件为例，合并后的半导体器件模型为：

.libtt

.subcktnmosdgsbw＝20ul＝20u

.if(tempermod＝＝1)

m1dgsbnmos1w＝wl＝l

.elseif(tempermod＝＝2)

m1dgsbnmos2w＝wl＝l

.endif

.ends

.modelnmos1nmos

+level＝49version＝3.3vth0＝0.534669

…

+kt1＝-0.181427

…

.modelnmos2nmos

+level＝49version＝3.3vth0＝0.554029

…

kt1＝-0.111882

…

.endltt

这里，本申请是将各个子器件模型以子电路的方式合并在一起，形成当前半导体器件模型；其中，subckt为子电路。

s113，当需要再次对集成电路器件进行仿真时，接收温度区间的当前标识值，根据所述当前标识值在所述当前半导体器件模型中确定出对应的子器件模型；

当需要对集成电路器件进行再次仿真时，用户可以根据需要用到的温度区间确定温度区间的当前标识值，比如：需要在-93℃到27℃的温度区间内进行仿真，那么当前标识值应该为1，用户把当前标识值输入至仿真软件中。

仿真软件中的器件模型接收到当前标识值后，根据当前标识值在当前半导体器件模型中确定出对应的子器件模型。

作为一种可选的实施例，根据当前标识值在当前半导体器件模型中确定出对应的子器件模型，包括：

遍历映射表，在映射表中将温度区间的当前标识值与各标识值进行一一匹配；

获得与所述当前标识值匹配成功的标识值；

基于匹配成功的标识值在映射表中查找对应的子器件模型。

需要说明的是，当需要在多个温度区间内进行仿真，那么用户只需输入每个温度区间对应的当前标识值即可。

s114，利用所述对应的子器件模型对所述集成电路器件进行仿真。

子器件模型确定出之后，可以利用对应的子器件模型对集成电路器件进行仿真。这里，以上述的mosfet器件为例，仿真结果可如图3所示。

由图3可以看出，性能测试数据与仿真结果的拟合度较高，因此说明本申请的半导体器件模型的仿真精度可以适用于宽泛的温度区间，并且可以保证仿真精度。

基于同样的发明构思，本申请还提供一种半导体器件模型的建模装置，详见实施例二。

实施例二

本实施例提供一种半导体器件模型的建模装置，如图4所示，装置包括：第一确定单元41、建立单元42、合并单元43、第二确定单元44及仿真单元45；

第一确定单元41，用于根据集成电路器件的历史仿真结果确定至少一个温度区间；

建立单元42，用于针对不同的温度区间，提取出对应的器件模型参数，根据所述模型参数建立对应的子器件模型；

合并单元43，用于合并子器件模型，获得半导体器件模型；

第二确定单元44，用于当需要再次对集成电路器件进行仿真时，接收温度区间的当前标识值，根据当前标识值在半导体器件模型中确定出对应的子器件模型；

仿真单元45，用于利用对应的子器件模型对集成电路器件进行仿真。

具体的，在利用器件模型对集成电路器件进行仿真时，主要是对集成电路器件的性能测试数据进行仿真，并获得仿真结果，仿真结果一般可以以曲线呈现。这里所述的历史仿真结果是利用历史半导体器件模型对性能测试数据进行仿真时获得的仿真结果；性能测试数据为对集成电路器件进行仿真时所需的数据。

作为一种可选的实施例，第一确定单元41具体用于：

根据历史仿真结果与性能测试数据之间的拟合度确定出至少一个温度区间所性能测试数据为对集成电路器件进行仿真时所需的数据。

具体的，可参考图2，图2为利用现有的半导体器件模型对某个mosfet器件进行仿真的历史仿真结果，图2中的曲线为仿真结果，图2中的形状“■”为性能测试数据。

从图2中可以看出，在-93℃到27℃的温度区间内，历史仿真结果与性能测试数据的拟合度较好(重合度高)；在-253℃到-93℃的温度区间内，历史仿真结果与性能测试数据的拟合度较差(重合度低)。因此，可以根据拟合度确定出两个温度区间，分别为-93℃～27℃以及-253℃～-93℃。

温度区间确定出之后，每个温度区间均对应一个历史子仿真结果，各历史子仿真结果合并在一起形成历史仿真结果。

为了使得模型可以应用于宽泛的温度范围，提高模型的仿真精度。针对不同的温度区间，建立单元42均建立一个对应的子器件模型；这样无论需要的仿真温度是多少，均可以找到一个合适的模型进行仿真。

具体的，针对不同的温度区间，提取出对应的器件模型参数，根据所述模型参数建立对应的子器件模型。其中，器件模型参数主要包括：阈值电压和温度系数等。

那么作为一种可选的实施例，建立单元42具体用于：

基于拟合后的所述历史子仿真结果，获得目标阈值电压和目标温度系数；

根据所述目标阈值电压和目标温度系数建立对应的子器件模型。

因为针对有些温度区间来说，历史子仿真结果的精度并没有达到仿真需求，因此为了确保建立的子器件模型的仿真精度，需要基于预设的拟合度将温度区间对应的历史子仿真结果与性能测试数据进行重新拟合。

如图2所示，因历史子仿真结果在某个温度区间是一条具有线性关系的直线(该直线的斜率及各参数均可以确定出)，那么可以基于重新拟合后的仿真结果提取出该温度区间内的目标温度系数和阈值电压。

值得注意的是，在有些温度区间中，对应的历史子仿真结果可以达到预设的仿真精度，因此针对这些温度区间，无需基于预设的拟合度重新将对应的子仿真结果与性能测试数据重新拟合。

继续以上述所说的mosfet器件为例，在-93℃到27℃的温度区间内提取器件模型参数，建立子器件模型的实现如下：

.modelnmos1nmos

+level＝49version＝3.3vth0＝0.534669

…

+kt1＝-0.181427

…

在-253℃到-93℃的温度区间内提取器件模型参数，建立子器件模型的实现如下：

.modelnmos2nmos

+level＝49version＝3.3vth0＝0.554029

…

kt1＝-0.111882

…

其中，nmos1为-93℃到27℃温度区间对应的子器件模型名称，nmos2为-253℃到-93℃温度区间对应的子器件模型名称，vt为阈值电压，kt为温度系数。

作为一种可选的实施例，建立各个温度区间对应的子器件模型后，为了在仿真时可以快速找到合适的子器件模型，根据模型参数建立对应的子器件模型后，建立单元42还用于：

为每个温度区间设置对应的标识值；

根据每个温度区间、每个温度区间对应的标识值以及每个温度区间对应的子器件模型生成映射表；映射表中存储有温度区间、标识值以及子器件模型之间的对应关系。

举例来说，各个温度区间的标识可以是相同的，比如可以为tempermod。但是不同温度区间的标识对应的标识值是不同的；比如：-93℃到27℃的温度区间的标识值可以为1；-253℃到-93℃的温度区间的标识值可以为2。然后将子器件模型、温度区间与标识值生成映射表。

各温度区间对应的子器件模型建立好之后，合并单元43用于合并各子器件模型，获得一个整体的当前半导体器件模型。

继续以上述的mosfet器件为例，合并后的当前半导体器件模型为：

.libtt

.subcktnmosdgsbw＝20ul＝20u

.if(tempermod＝＝1)

m1dgsbnmos1w＝wl＝l

.elseif(tempermod＝＝2)

m1dgsbnmos2w＝wl＝l

.endif

.ends

.modelnmos1nmos

+level＝49version＝3.3vth0＝0.534669

…

+kt1＝-0.181427

…

.modelnmos2nmos

+level＝49version＝3.3vth0＝0.554029

…

kt1＝-0.111882

…

.endltt

这里，本申请是将各个子器件模型以子电路的方式合并在一起，形成当前半导体器件模型；其中，subckt为子电路。

当需要对集成电路器件进行再次仿真时，用户可以根据需要用到的温度区间确定温度区间的当前标识值，比如：需要在-93℃到27℃的温度区间内进行仿真，那么当前标识值应该为1，用户把当前标识值输入至仿真软件中。

仿真软件中的器件模型接收到当前标识值后，根据当前标识值在当前半导体器件模型中确定出对应的子器件模型。

作为一种可选的实施例，第二确定单元44具体用于：

遍历映射表，在映射表中将温度区间的当前标识值与各标识值进行一一匹配；

获得与所述当前标识值匹配成功的标识值；

基于匹配成功的标识值在映射表中查找对应的子器件模型。

需要说明的是，当需要在多个温度区间内进行仿真，那么用户只需输入每个温度区间对应的当前标识值即可。

子器件模型确定出之后，仿真单元45可以利用对应的子器件模型对集成电路器件进行仿真。这里，以上述的mosfet器件为例，仿真结果可如图3所示。

由图3可以看出，性能测试数据与仿真结果的拟合度较高，因此说明本申请的半导体器件模型的仿真精度可以适用于宽泛的温度区间，并且可以保证仿真精度。

本申请提供的半导体器件模型的建模方法及装置能带来的有益效果至少是：

本发明提供一种导体器件模型的建模方法及装置，方法包括：根据集成电路器件的历史仿真结果确定至少一个温度区间；所述历史仿真结果为利用历史半导体器件模型对性能测试数据进行仿真的结果，所述性能测试数据为对所述集成电路器件进行仿真时所需的数据；针对不同的温度区间，提取出对应的器件模型参数，根据所述模型参数建立对应的子器件模型；合并所述子器件模型，获得当前半导体器件模型；当需要再次对所述集成电路器件进行仿真时，接收温度区间的当前标识值，根据所述当前标识值在所述当前半导体器件模型中确定出对应的子器件模型；利用所述对应的子器件模型对所述集成电路器件进行仿真；如此，因不同的温度区间对应的有不同的子器件模型，这样在对集成电路器件进行仿真时，无论温度是在什么范围内，都有合适的子器件模型对集成电路器件进行仿真，确保仿真精度，满足仿真要求。并且用户在需要对集成电路器件进行仿真时，只需输入温度区间的当前标识值即可匹配出合适的子器件模型对其进行仿真，仿真效率也可得到保证。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。