一种提取器件模型参数的方法及装置与流程

本发明涉及器件参数提取技术领域，特别涉及一种提取器件模型参数的方法及装置。

背景技术：

集成电路经历了由小规模、中规模、大规模到目前超大规模集成电路的发展，电路集成度的不断提高，主要源于半导体器件的尺寸持续缩小及生产工艺的不断进步。随着集成电路规模的扩大以及工艺的不断复杂化，用手工技术或者实验的方法去完成电路的设计己经是不可能的，为了能够准确地对集成电路进行设计和分析，必需使用计算机辅助设计模拟软件，spice(simulationprogramwithintegratedcircuitemphasis，集成电路仿真程序)就是电路设计领域最具代表性的模拟工具。为了适应集成电路技术与电路仿真技术的发展，spice在其中建立了多种器件模型。而电路模拟器能否用于超大规模集成电路的设计和分析取决于模拟器中所采用的器件模型，并且预测电路特性的准确性与器件模型参数的准确程度有极大的关系，随着器件尺寸的缩小和电路模拟器中模型复杂程度的提高，这种依赖关系变得越来越重要。因此，提取器件模型方程中参数的准确值就成为决定集成电路模拟结果的关键。

而现有提取器件参数的工具一般都是商用的软件，如cadence公司的bsimproplus，agilent的iccap，accelicon公司(现已经被agilent公司收购)的mbp(modelbuilderprogram)软件，概伦公司的proplus软件等。这些商用软件几乎支持支持所有的器件模型，包扩bsim(berkeleyshort-channeligfetmodel，伯克利短沟道绝缘栅场效应晶体管模型)3v3，bsim4，bsim6等等模型。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

一般来讲，芯片设计公司会采用芯片制造厂所提供的器件的模型设计芯片，而芯片制造厂所提供的器件模型是通用的模型，如果不能满足芯片设计公司的要求，芯片设计公司就不得不开发属于自己的器件模型库。开发新的器件，就需要购买支持相应模型的商用提参软件，商用的提参软件的费用一般都比较昂贵，就一个小的芯片设计公司而言，是一笔相当可观的开支，此为其一；再者，同一芯片制造工艺平台，器件的参数提取的工作只需做一次，商用的提参软件的利用率不是甚高。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种提取器件模型参数的方法及装置，从而克服现有利用提参工具提取器件模型参数费用较高的缺陷。

本发明实施例提供的一种提取器件模型参数的方法，包括：

根据待测器件模型的待测参数确定测试输入和与所述测试输入相对应的测试数据，所述测试输入包括测试条件和测试电路；

根据所述测试电路确定仿真网表，所述仿真网表用于记录所述待测器件模型各个引脚的连接关系；

确定所述待测参数的临时参数值，并将所述测试条件作为所述仿真网表的输入，确定所述仿真网表输出的仿真结果；

在所述仿真结果与所述测试数据之间的差值小于预设阈值时，将所述临时参数值作为所述待测参数的有效参数值。

在一种可能的实现方式中，所述根据待测器件模型的待测参数确定测试输入和与所述测试输入相对应的测试数据，包括：

确定待测器件模型的待测参数；

根据所述待测参数确定用于测试所述待测参数的测试电路；

确定与所述测试电路相匹配的测试条件，并以所述测试条件作为所述测试电路的输入数据，确定相对应的输出数据，将所述输出数据作为测试数据。

在一种可能的实现方式中，在所述确定所述仿真网表输出的仿真结果之后，该方法还包括：

若所述仿真结果与所述测试数据之间的差值不小于预设阈值，更新所述待测参数的临时参数值，并重新确定所述仿真网表输出的仿真结果，直至所述仿真结果与所述测试数据之间的差值小于预设阈值。

在一种可能的实现方式中，所述测试条件包括开始值、结束值和步长。

在一种可能的实现方式中，在所述确定所述仿真网表输出的仿真结果之后，该方法还包括：

根据所述测试条件的开始值、结束值和步长确定所述测试条件包含的所有的子测试条件；

依次确定与每个子测试条件相对应的子测试数据和子仿真结果，并确定所述子测试数据与所述子仿真结果之间的差值平方；

计算所有所述子测试条件的差值平方之和，在所述差值平方之和小于预设阈值时，确定所述仿真结果与所述测试数据之间的差值小于预设阈值。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种提取器件模型参数的装置，包括：

第一确定模块，用于根据待测器件模型的待测参数确定测试输入和与所述测试输入相对应的测试数据，所述测试输入包括测试条件和测试电路；

第二确定模块，用于根据所述测试电路确定仿真网表，所述仿真网表用于记录所述待测器件模型各个引脚的连接关系；

仿真模块，用于确定所述待测参数的临时参数值，并将所述测试条件作为所述仿真网表的输入，确定所述仿真网表输出的仿真结果；

处理模块，用于在所述仿真结果与所述测试数据之间的差值小于预设阈值时，将所述临时参数值作为所述待测参数的有效参数值。

在一种可能的实现方式中，所述第一确定模块包括：

参数确定单元，用于确定待测器件模型的待测参数；

电路确定单元，用于根据所述待测参数确定用于测试所述待测参数的测试电路；

处理单元，用于确定与所述测试电路相匹配的测试条件，并以所述测试条件作为所述测试电路的输入数据，确定相对应的输出数据，将所述输出数据作为测试数据。

在一种可能的实现方式中，该装置还包括更新模块；

在所述仿真模块确定所述仿真网表输出的仿真结果之后，所述更新模块用于，若所述仿真结果与所述测试数据之间的差值不小于预设阈值，更新所述待测参数的临时参数值，并重新确定所述仿真网表输出的仿真结果，直至所述仿真结果与所述测试数据之间的差值小于预设阈值。

在一种可能的实现方式中，所述测试条件包括开始值、结束值和步长。

在一种可能的实现方式中，该装置还包括：差值确定模块；

在所述仿真模块确定所述仿真网表输出的仿真结果之后，所述差值确定模块用于：

根据所述测试条件的开始值、结束值和步长确定所述测试条件包含的所有的子测试条件；

依次确定与每个子测试条件相对应的子测试数据和子仿真结果，并确定所述子测试数据与所述子仿真结果之间的差值平方；

计算所有所述子测试条件的差值平方之和，在所述差值平方之和小于预设阈值时，确定所述仿真结果与所述测试数据之间的差值小于预设阈值。

本发明实施例提供的一种提取器件模型参数的方法及装置，通过预先确定测试输入和测试数据，并以相同的测试输入对待测器件模型进行仿真测试，在仿真结果与测试数据的误差符合要求时确定待测器件模型的参数值。该方法通过对比仿真结果与测试数据的方式确定待测器件模型当前的参数值是否符合实际要求，可以快速准确地确定待测器件模型的参数；该方法避免使用提参软件，不需要支付额外的费用，代价低，同时可以重复确定待测器件模型的参数。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中提取器件模型参数的方法流程图；

图2为本发明实施例中确定测试输入和与测试输入相对应的测试数据的方法流程图；

图3为本发明实施例中确定仿真结果与测试数据之间的差值的方法流程图；

图4为本发明实施例中测试连接示意图；

图5为本发明实施例中id-vg测试曲线图；

图6为本发明实施例中仿真连接示意图；

图7为本发明实施例中id-vg仿真曲线图；

图8为本发明实施例中提取器件模型参数的装置的第一结构图；

图9为本发明实施例中提取器件模型参数的装置的第二结构图；

图10为本发明实施例中提取器件模型参数的装置的第三结构图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

根据本发明实施例，提供了一种提取器件模型参数的方法，图1为该方法的流程图，具体包括步骤101-104：

步骤101：根据待测器件模型的待测参数确定测试输入和与测试输入相对应的测试数据，测试输入包括测试条件和测试电路。

本发明实施例中，待测器件模型为仿真软件中某一待测器件所使用的模型，例如三极管或场效应管器件的bsim模型等；待测参数具体为待测器件的某一参数，例如三极管的电流放大系数、反向截止电流、反向击穿电压等，或者场效应管的阈值电压、夹断电压、低频跨导、极间电容等，根据实际需求确定该待测参数。

在确定待测参数后即可以确定测试该待测参数的测试电路。例如，待测参数为三极管的共射电流放大系数，则该测试电路具体可以为共射极放大电路，而通过测量集电极电流与基极电流的比值即可以确定共射电流放大系数。或者例如，待测参数为场效应管的阈值电压，则可以利用一个稳压电源、一个可变电源和该场效应管组成测试电路，稳压电源为场效应管提供稳定的漏源电压uds，可变电源为场效应管提供可变的栅源电压ugs，在uds一定时，使得漏极电流id达到某一数值时的ugs即为阈值电压。

具体的，在确定待测参数后的同时可以确定测试条件，该测试条件为测试电路的输入，具体为可变或固定的电压或电流。同时，测试条件可以为一个数据，也可以为一组数据，测试数据为在该测试条件下输出的数据。每个测试条件对应一个测试数据，即当存在多个测试条件时，对应多个测试数据；或者说，当测试条件包含多个子测试条件时，测试数据也包含多个子测试数据，且子测试条件与子测试数据是一一对应的。

例如，若待测参数为三极管的共射电流放大系数，此时在保证三极管处于放大区的条件下(即发射结正偏、集电结反偏)，可以将基极电流ib的值作为测试条件，通过测试集电极电流ic即可以确定共射电流放大系数；此时的基极电流ib可以为一固定值，也可以为多个数值，相对应的包含多个测试数据(即测试所得的共射电流放大系数)。再例如，待测参数为场效应管的阈值电压，此时漏源电压uds可以为固定值，故将可变的栅源电压ugs作为测试条件，此时需要多组连续的栅源电压ugs作为测试电路的输入以准确确定使漏极电流id达到预设值的ugs。

本发明实施例中的测试数据为测试待测器件所得的实际的测试数据，具体可以根据实际电路测试的结果来确定，也可以根据器件制造商提供的器件性能曲线确定测试数据。

步骤102：根据测试电路确定仿真网表，仿真网表用于记录待测器件模型各个引脚的连接关系。

本发明实施例中，仿真网表为现有集成电路设计仿真软件可识别的网表，该仿真网表中记录有待测器件模型各个引脚的连接关系，且与测试电路相一致，即仿真网表是测试电路的另一种表现形式。例如，待测器件模型为三极管，则仿真网表中记录三极管的基极、集电极、发射极与其他器件或节点的连接关系，根据该仿真网表即可以确定相对应的测试电路。

步骤103：确定待测参数的临时参数值，并将测试条件作为仿真网表的输入，确定仿真网表输出的仿真结果。

本发明实施例中，一般情况下，待测器件模型均预设了器件参数的一个数值，即临时参数值，由于生产器件的过程中存在不同的工艺线，导致现实器件的参数与器件模型中设置的参数存在不符的问题，本发明实施例提供的一种提取器件模型参数即用于修正该待测参数的数值。

本发明实施例中，利用仿真软件可以将测试条件输入仿真网表，进而确定仿真网表输出的仿真结果，该仿真结果是以待测参数的当前的临时参数值为待测器件模型的参数进行仿真的结果。

步骤104：在仿真结果与测试数据之间的差值小于预设阈值时，将临时参数值作为待测参数的有效参数值。

本发明实施例中，在仿真结果与测试数据之间的差值小于预设阈值时，说明此时待测器件模型中设置的临时参数值与待测器件真实的参数值之间的误差在允许的范围内，故此时可以将该临时参数值作为待测器件模型的待测参数的有效参数值，即将待测器件模型的待测参数的数值更新为该临时参数值。

本发明实施例提供的一种提取器件模型参数的方法，通过预先确定测试输入和测试数据，并以相同的测试输入对待测器件模型进行仿真测试，在仿真结果与测试数据的误差符合要求时确定待测器件模型的参数值。该方法通过对比仿真结果与测试数据的方式确定待测器件模型当前的参数值是否符合实际要求，可以快速准确地确定待测器件模型的参数；该方法避免使用提参软件，不需要支付额外的费用，代价低，同时可以重复确定待测器件模型的参数。

本发明另一实施例提供了一种提取器件模型参数的方法，包括图1所示的步骤101-104，其实现原理和有益效果参考图1所示的实施例。此外，本发明实施例中，参见图2所示，步骤101根据待测器件模型的待测参数确定测试输入和与测试输入相对应的测试数据，具体包括步骤1011-1013：

步骤1011：确定待测器件模型的待测参数。

步骤1012：根据待测参数确定用于测试待测参数的测试电路。

步骤1013：确定与测试电路相匹配的测试条件，并以测试条件作为测试电路的输入数据，确定相对应的输出数据，将输出数据作为测试数据。

本发明实施例中，在确定需要测试哪一参数(即待测参数)后，即可以确定相对应测试电路，并确定相对应的测试条件，该测试条件和测试电路即为步骤101中的测试输入。

测试条件可以为一个数据，也可以为一组数据，每个测试条件对应一个测试数据。当测试条件为一组数据时，则可以设置测试条件的开始值、结束值和步长，根据开始值、结束值和步长确定测试条件包含的数据。例如，测试条件为电压类型的数据，开始值、结束值和步长依次为0v、3.3v、0.05v，则该测试条件具体包括的数据为0v、0.05v、0.10v、0.15v、……、3.3v。

本发明另一实施例提供了一种提取器件模型参数的方法，包括图1所示的步骤101-104，其实现原理和有益效果参考图1所示的实施例。此外，本发明实施例中，在确定仿真网表输出的仿真结果之后，该方法还包括重新确定临时参数值的过程，具体为：若仿真结果与测试数据之间的差值不小于预设阈值，更新待测参数的临时参数值，并重新确定仿真网表输出的仿真结果，直至仿真结果与测试数据之间的差值小于预设阈值。

其中，上述的“更新待测参数的临时参数值”具体为以递增的方式更新待测参数的临时参数值，或者，以递减的方式更新待测参数的临时参数值。

本发明另一实施例提供了一种提取器件模型参数的方法，包括图1所示的步骤101-104，其实现原理和有益效果参考图1所示的实施例。此外，本发明实施例中，测试条件包括多个子测试条件，即包含多个数据；本实施例在步骤103确定仿真网表输出的仿真结果之后，还包括确定仿真结果与测试数据之间的差值的过程，参见图3所示，该过程具体包括：步骤301-302。

步骤301：根据测试条件的开始值、结束值和步长确定测试条件包含的所有的子测试条件。

步骤302：依次确定与每个子测试条件相对应的子测试数据和子仿真结果，并确定子测试数据与子仿真结果之间的差值平方。

步骤303：计算所有子测试条件的差值平方之和，在差值平方之和小于预设阈值时，确定仿真结果与测试数据之间的差值小于预设阈值。

本发明实施例中，每个子测试条件对应一个子测试数据和子仿真结果，并计算相对应的子测试数据和子仿真结果的差值平方，即一个子测试条件对应一个差值平方，之后对所有的差值平方求和，将该差值平方之和作为判断仿真结果与测试数据误差大小的标准。例如，子测试条件包括a1,a2,a3，相对应的子测试数据为b1,b2,b3，子仿真结果为c1,c2,c3；则每个子测试条件对应的差值平方依次为(b1-c1)²,(b2-c2)²,(b3-c4)²，之后对三个差值平方进行求和即可。

下面通过一个实施例详细介绍提取器件模型参数的方法流程。

在本发明实施例中，待测器件为nmos(n-metal-oxide-semiconductor，即n型场效应管)器件，待测器件模型为bsim模型，待测参数为阈值电压vth。根据本发明实施例提供的方法提取阈值电压的过程具体如下：

首先，确定nmos的测试连接图，具体参见图4所示，nmos的漏极连接固定电源smu2，栅极连接可变电源smu1，源极和体端(body，即场效应管的衬底b)接地。其中，测试条件为栅极电压vg，由smu1提供，具体从0v到3.3v，步长为0.05v，且测试漏极电流id，即测试数据为漏极电流。本发明实施例中，实际测试的id-vg测试曲线参见图5所示。

之后根据实际的测试输入搭建仿真电路，参见图6所示，并以相同的栅极电压vg作为输入确定仿真后的漏极电流，测试曲线图参见图7所示。不断的扫描并更新待测器件的阈值电压vth，直到仿真后的漏极电流(即仿真结果)与测试的漏极电流(即测试数据)之间的误差小于预设值，在两个结果之间的误差符合要求时，即可以确定待测器件模型的阈值电压。

本发明实施例提供的一种提取器件模型参数的方法，通过预先确定测试输入和测试数据，并以相同的测试输入对待测器件模型进行仿真测试，在仿真结果与测试数据的误差符合要求时确定待测器件模型的参数值。该方法通过对比仿真结果与测试数据的方式确定待测器件模型当前的参数值是否符合实际要求，可以快速准确地确定待测器件模型的参数；该方法避免使用提参软件，不需要支付额外的费用，代价低，同时可以重复确定待测器件模型的参数。

以上详细介绍了一种提取器件模型参数的方法流程，该方法也可以通过相应的装置实现，下面详细介绍该装置的结构和功能。

本发明实施例提供的一种提取器件模型参数的装置，参见图8所示，包括：

第一确定模块81，用于根据待测器件模型的待测参数确定测试输入和与测试输入相对应的测试数据，测试输入包括测试条件和测试电路；

第二确定模块82，用于根据测试电路确定仿真网表，仿真网表用于记录待测器件模型各个引脚的连接关系；

仿真模块83，用于确定待测参数的临时参数值，并将测试条件作为仿真网表的输入，确定仿真网表输出的仿真结果；

处理模块84，用于在仿真结果与测试数据之间的差值小于预设阈值时，将临时参数值作为待测参数的有效参数值。

在一种可能的实现方式中，第一确定模块82包括：

参数确定单元，用于确定待测器件模型的待测参数；

电路确定单元，用于根据待测参数确定用于测试待测参数的测试电路；

处理单元，用于确定与测试电路相匹配的测试条件，并以测试条件作为测试电路的输入数据，确定相对应的输出数据，将输出数据作为测试数据。

在一种可能的实现方式中，参见图9所示，该装置还包括更新模块85。

在仿真模块83确定仿真网表输出的仿真结果之后，更新模块85用于，若仿真结果与测试数据之间的差值不小于预设阈值，更新待测参数的临时参数值，并重新确定仿真网表输出的仿真结果，直至仿真结果与测试数据之间的差值小于预设阈值。

在一种可能的实现方式中，测试条件包括开始值、结束值和步长。

在一种可能的实现方式中，参见图10所示，该装置还包括：差值确定模块86。在仿真模块83确定仿真网表输出的仿真结果之后，差值确定模块86具体用于：

根据测试条件的开始值、结束值和步长确定测试条件包含的所有的子测试条件；

依次确定与每个子测试条件相对应的子测试数据和子仿真结果，并确定子测试数据与子仿真结果之间的差值平方；

计算所有子测试条件的差值平方之和，在差值平方之和小于预设阈值时，确定仿真结果与测试数据之间的差值小于预设阈值。

本发明实施例提供的一种提取器件模型参数的方法及装置，通过预先确定测试输入和测试数据，并以相同的测试输入对待测器件模型进行仿真测试，在仿真结果与测试数据的误差符合要求时确定待测器件模型的参数值。该方法通过对比仿真结果与测试数据的方式确定待测器件模型当前的参数值是否符合实际要求，可以快速准确地确定待测器件模型的参数；该方法避免使用提参软件，不需要支付额外的费用，代价低，同时可以重复确定待测器件模型的参数。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。