※ 引述《deathcustom (第三人的到来)》之铭言： : ※ 引述《cpyi (cpyi)》之铭言： : : Hi, : : 我拿到一个TSMC的制程档，里面NMOS的Model有很多，nch.1，nch.2.... : : 要用哪个？ : : (不是盗版喔，只是其他人都用Spectre没用Spice他们不会看) : 基本上TSMC的制程档是用piece-wise polynomial的方式 : 来去描述不同的W,L对应的制程参数 : 所以他会有 : {(W1,L1),...(Wm,Ln)}的矩阵方式来定义多个参考点界定出nch.1~nch.9之类的区块 : 相对地，UMC的方式是直接polynomial的方式来描述不同的W,L对应的制程参数 : 基於这样的方式，谁会比较精准就不言而喻惹~"~ 用专业的术语来说这叫 binning。SPICE model 有两种做法：binned model (如台积) vs. global model (如联电)。 对 binned model 而言，modelcard 依照不同的 W/L (FinFET 的话 W 变成 NFIN) 分为许多个 bin，可以这样想像，不同的 W 和 L 把元件尺寸切割成很多小箱子， 每个箱子里各装有一组 SPICE 参数。工程上我们将一个 "大" 元件在不同尺寸下 的行为用许多 "小" 元件来逼近。例如 NMOS 的第一个 bin (nch.1) 和第十个 bin (nch.10) 可能会有不同的 VTH0 值，为什麽呢？因为 threshold voltage 是会随 W/L 而不同的 (为什麽请参见元件物理)。 真实的 modelcard 更为复杂，每个参数 (如 VTH0) 会有四个 term，分别是 R (root)-term (以 VTH0 表示) L-term (以 LVTH0 表示) W-term (以 WVTH0 表示) P (area)-term (以 PVTH0 表示)，其中 P = W * L 每个 bin 中的等效 VTH0 值是 VTH0, LVTH0, WVTH0, PVTH0 的线性函数 (此 binning equation 请见任一 SPICE model manual)，同理，VTH0 以外 的等效参数值算法也一样。 当 simulator (如 Hspice 或 Spectre) 要执行模拟时，第一步是先将整张 modelcard 读进去 (把所有的 bin 所有参数都读进来)，然後再根据 netlist 的 instance parameters (如 W, L, NF 等) 做 select bin 的动作。 每个 bin 会有 Wmin, Wmax, Lmin, Lmax 四个边界，边界上的等效参数值是连续 的，举例来说假使 bin A 和 bin B 相邻，那麽你用 bin A 的那组参数或用 B 的那组参数去算等效值，结果会一样。 举例 netlist 这样写 m1 d g s b nch W=10u L=1u，Hspice 首先会去找 W=10u L=1u 的 bin 在哪里，假使是第八个 bin 好了，这时候 Hspice 就把这个 bin 的所有等效参数值依照 binning equation 通通算出来，然後带进 model equation (如 BSIM4, BSIMCMG 等) 把电晶体的电流、电荷算出来，然後再根据 netlist 的电路结构去解 KVL, KCL 直到解稳定为止。 回到原问题，要使用哪一组参数是 simulator 根据你设定的 W/L 决定的，如果 你知道你的元件尺寸，查一下就知道是哪个 bin 了，如果想要知道某一等效参 数值，可以把 binning equation 带进去算一下就知道。事实上 Hspice 的 output log file (.lis) 会秀出你使用的 bin，某些 output template 语法也 可以输出 simulator 使用的某些等效参数值供你验证。 global model 的作法是把整个 scope (SPICE model 的适用尺寸范围) 想像成 一个 "大 bin"，在这个大 bin 内用 L-term 描述 L trend，W-term 描述 W trend，而 P-term 描述同时与 W 和 L 连动的 trend。用三维空间来想 (x, y, z 分别是 W, L, 等效参数值)，每个参数都是一个曲面，我们可以用 R-term 调曲面的整体高低，W-term 调 x 轴斜率，L-term 调 y 轴斜率，P-term 调对 角线斜率。 binned model 比 global model 难做多了，某种程度上可以说是一点一点刻出 来的，工厂对 SPICE wafer 撒下各种 W/L (特别是客户需要的 W/L) 的大量元 件，量测实验室的助工操作自动化机台日以继夜的量 Id-Vd, Id-Vg, C-V 资料， SPICE 工程师针对每个 W/L 组合调出一组 SPICE 参数 (pm file)，然後最後 再把数十个小 pm file 组装成一张 modelcard，就形成你所看到的 nch.1, nch.2 等落落长的长相了。 辛苦的代价就是准度高。但缺点是如果 bin 和 bin 之间的参数变化太过剧烈， 容易造成某些内插的 W/L 等效参数不平滑，在某些电路模拟会造成问题。所以 fit 完後，W-, L-trend 修来修去常常花很多时间。 仅以此打油诗，纪念过去在台积 SPICE team 的三年多时光。 量测日当午，修 trend 到想吐。 谁知 modelcard，bin bin 皆辛苦。 --

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