用于集成电路仿真和设计的FinFET建模基于BSIM-CMG标准

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作者: (Yogesh Singh Chauhan)
2020-10
ISBN: 9787111659815
定价: 99.00
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
分类: 工程技术
20人买过
  • 随着集成电路工艺特征尺寸进入28nm以下节点,传统的平面MOSFET结构已不再适用,新型的三维晶体管(FinFET)结构逐渐成为摩尔定律得以延续的重要保证。本书从三维结构的原理、物理效应入手,详细讨论了FinFET紧凑模型(BSIM-CMG)产生的背景、原理、参数以及实现方法;同时讨论了在模拟和射频集成电路设计中所采用的仿真模型。本书避开了繁杂的公式推导,而进行了更为直接的机理分析,力求使得读者从工艺、器件层面理解BSIM-CMG的特点和使用方法。 

    本书可以作为微电子学与固体电子学、电子信息工程等专业高年级本科生、研究生的专业教材和教师参考用书,也可以作为工程师进行集成电路仿真的FinFET模型手册。 


    译者序 

    原书前言 

    第1章FinFET――从器件概念到 

    标准的紧凑模型1 

    1121世纪MOSFET短沟道效应产生 

    的原因1 

    12薄体MOSFET理论3 

    13FinFET和一条新的MOSFET缩放 

    路径3 

    14超薄体场效应晶体管4 

    15FinFET紧凑模型――FinFET工艺 

    与集成电路设计的桥梁5 

    16第一个标准紧凑模型BSIM 

    简史6 

    17核心模型和实际器件模型7 

    18符合工业界标准的FinFET 

    紧凑模型9 

    参考文献10 

    第2章基于模拟和射频应用的 

    紧凑模型11 

    21概述11 

    22重要的紧凑模型指标12 

    23模拟电路指标12 

    231静态工作点12 

    232几何尺寸缩放16 

    233变量模型17 

    234本征电压增益19 

    235速度:单位增益频率24 

    236噪声27 

    237线性度和对称性28 

    238对称性35 

    24射频电路指标36 

    241二端口参数36 

    242速度需求38 

    243非准静态模型46 

    244噪声47 

    245线性度53 

    25总结57 

    参考文献57 

    第3章FinFET核心模型59 

    31双栅FinFET的核心模型60 

    32统一的FinFET紧凑模型67 

    第3章附录详细的表面电动势 

    模型72 

    3A1连续启动函数73 

    3A2四次修正迭代:实现和 

    评估75 

    参考文献80 

    第4章沟道电流和实际器件 

    效应83 

    41概述83 

    42阈值电压滚降83 

    43亚阈值斜率退化89 

    44量子力学中的Vth校正90 

    45垂直场迁移率退化91 

    46漏极饱和电压Vdsat92 

    461非本征示例(RDSMOD= 

    1和2)92 

    462本征示例(RDSMOD=0)94 

    47速度饱和模型97 

    48量子效应98 

    481有效宽度模型99 

    482有效氧化层厚度/有效 

    电容101 

    483电荷质心累积计算101 

    49横向非均匀掺杂模型102 

    410体FinFET的体效应模型 

    (BULKMOD=1)102 

    411输出电阻模型102 

    4111沟道长度调制103 

    4112漏致势垒降低105 

    412沟道电流106 

    参考文献106 

    第5章泄漏电流108 

    51弱反型电流109 

    52栅致源极泄漏及栅致漏极 

    泄漏110 

    521BSIM-CMG中的栅致漏极泄 

    漏/栅致源极泄漏公式112 

    53栅极氧化层隧穿113 

    531BSIM-CMG中的栅极氧 

    化层隧穿公式113 

    532在耗尽区和反型区中的 

    栅极-体隧穿电流114 

    533积累中的栅极-体隧 

    穿电流115 

    534反型中的栅极-沟道隧 

    穿电流117 

    535栅极-源/漏极隧穿电流118 

    54碰撞电离119 

    参考文献120 

    第6章电荷、电容和非准静态 

    效应121 

    61终 端 电荷121 

    611栅极电荷121 

    612漏极电荷123 

    613源极电荷124 

    62跨容124 

    63非准静态效应模型126 

    631弛豫时间近似模型126 

    632沟道诱导栅极电阻 

    模型128 

    633电荷分段模型128 

    参考文献132 

    第7章寄生电阻和电容133 

    71FinFET器件结构和符号 

    定义134 

    72FinFET中与几何尺寸有关 

    的源/漏极电阻建模137 

    721接触电阻137 

    722扩散电阻139 

    723扩展电阻142 

    73寄生电阻模型验证143 

    731TCAD仿真设置144 

    732器件优化145 

    733源/漏极电阻提取146 

    734讨论150 

    74寄生电阻模型的应用考虑151 

    741物理参数152 

    742电阻分量152 

    75栅极电阻模型153 

    76FinFET 寄生电容模型153 

    761寄生电容分量之间的 

    联系153 

    762二维边缘电容的推导154 

    77三维结构中FinFET边缘电容 

    建模:CGEOMOD=2160 

    78寄生电容模型验证161 

    79总结165 

    参考文献166 

    第8章噪声168 

    81概述168 

    82热噪声168 

    83闪 烁 噪 声170 

    84其他噪声分量173 

    85总结174 

    参考文献174 

    第9章结二极管I-V和C-V 

    模型175 

    91结二极管电流模型176 

    911反偏附加泄漏模型179 

    92结二极管电荷/电容模型181 

    921反偏模型182 

    922正偏模型183 

    参考文献186 

    第10章紧凑模型的基准 

    测试187 

    101渐近正确性原理187 

    102基准测试188 

    1021弱反型区和强反型区的物理 

    行为验证188 

    1022对称性测试191 

    1023紧凑模型中电容的互易性 

    测试194 

    1024自热效应模型测试194 

    1025热噪声模型测试196 

    参考文献196 

    第11章BSIM-CMG模型参数 

    提取197 

    111参数提取背景197 

    112BSIM-CMG模型参数提取 

    策略198 

    113总结206 

    参考文献206 

    第12章温度特性208 

    121半导体特性208 

    1211带隙问题特性208 

    1212NC、Vbi和ΦB的温度 

    特性209 

    1213本征载流子浓度的温度 

    特性209 

    122阈值电压的温度特性209 

    1221漏致势垒降低的温度 

    特性210 

    1222体效应的温度特性210 

    1223亚阈值摆幅210 

    123迁移率的温度特性210 

    124速度饱和的温度特性211 

    1241非饱和效应的温度 

    特性211 

    125泄漏电流的温度特性212 

    1251栅极电流212 

    1252栅致漏/源极泄漏212 

    1253碰撞电离212 

    126寄生源/漏极电阻的温度 

    特性212 

    127源/漏极二极管的温度特性213 

    1271直接电流模型213 

    1272电容215 

    1273陷阱辅助隧穿电流215 

    128自热效应217 

    129验证范围218 

    1210测量数据的模型验证218 

    参考文献220 

    附录221 

    附录A参数列表221 

    A1模型控制器221 

    A2器件参数222 

    A3工艺参数223 

    A4基本模型参数224 

    A5几何相关寄生参数235 

    A6温度相关性和自热参数236 

    A7变量模型参数238 


  • 内容简介:
    随着集成电路工艺特征尺寸进入28nm以下节点,传统的平面MOSFET结构已不再适用,新型的三维晶体管(FinFET)结构逐渐成为摩尔定律得以延续的重要保证。本书从三维结构的原理、物理效应入手,详细讨论了FinFET紧凑模型(BSIM-CMG)产生的背景、原理、参数以及实现方法;同时讨论了在模拟和射频集成电路设计中所采用的仿真模型。本书避开了繁杂的公式推导,而进行了更为直接的机理分析,力求使得读者从工艺、器件层面理解BSIM-CMG的特点和使用方法。 

    本书可以作为微电子学与固体电子学、电子信息工程等专业高年级本科生、研究生的专业教材和教师参考用书,也可以作为工程师进行集成电路仿真的FinFET模型手册。 


  • 目录:
    译者序 

    原书前言 

    第1章FinFET――从器件概念到 

    标准的紧凑模型1 

    1121世纪MOSFET短沟道效应产生 

    的原因1 

    12薄体MOSFET理论3 

    13FinFET和一条新的MOSFET缩放 

    路径3 

    14超薄体场效应晶体管4 

    15FinFET紧凑模型――FinFET工艺 

    与集成电路设计的桥梁5 

    16第一个标准紧凑模型BSIM 

    简史6 

    17核心模型和实际器件模型7 

    18符合工业界标准的FinFET 

    紧凑模型9 

    参考文献10 

    第2章基于模拟和射频应用的 

    紧凑模型11 

    21概述11 

    22重要的紧凑模型指标12 

    23模拟电路指标12 

    231静态工作点12 

    232几何尺寸缩放16 

    233变量模型17 

    234本征电压增益19 

    235速度:单位增益频率24 

    236噪声27 

    237线性度和对称性28 

    238对称性35 

    24射频电路指标36 

    241二端口参数36 

    242速度需求38 

    243非准静态模型46 

    244噪声47 

    245线性度53 

    25总结57 

    参考文献57 

    第3章FinFET核心模型59 

    31双栅FinFET的核心模型60 

    32统一的FinFET紧凑模型67 

    第3章附录详细的表面电动势 

    模型72 

    3A1连续启动函数73 

    3A2四次修正迭代:实现和 

    评估75 

    参考文献80 

    第4章沟道电流和实际器件 

    效应83 

    41概述83 

    42阈值电压滚降83 

    43亚阈值斜率退化89 

    44量子力学中的Vth校正90 

    45垂直场迁移率退化91 

    46漏极饱和电压Vdsat92 

    461非本征示例(RDSMOD= 

    1和2)92 

    462本征示例(RDSMOD=0)94 

    47速度饱和模型97 

    48量子效应98 

    481有效宽度模型99 

    482有效氧化层厚度/有效 

    电容101 

    483电荷质心累积计算101 

    49横向非均匀掺杂模型102 

    410体FinFET的体效应模型 

    (BULKMOD=1)102 

    411输出电阻模型102 

    4111沟道长度调制103 

    4112漏致势垒降低105 

    412沟道电流106 

    参考文献106 

    第5章泄漏电流108 

    51弱反型电流109 

    52栅致源极泄漏及栅致漏极 

    泄漏110 

    521BSIM-CMG中的栅致漏极泄 

    漏/栅致源极泄漏公式112 

    53栅极氧化层隧穿113 

    531BSIM-CMG中的栅极氧 

    化层隧穿公式113 

    532在耗尽区和反型区中的 

    栅极-体隧穿电流114 

    533积累中的栅极-体隧 

    穿电流115 

    534反型中的栅极-沟道隧 

    穿电流117 

    535栅极-源/漏极隧穿电流118 

    54碰撞电离119 

    参考文献120 

    第6章电荷、电容和非准静态 

    效应121 

    61终 端 电荷121 

    611栅极电荷121 

    612漏极电荷123 

    613源极电荷124 

    62跨容124 

    63非准静态效应模型126 

    631弛豫时间近似模型126 

    632沟道诱导栅极电阻 

    模型128 

    633电荷分段模型128 

    参考文献132 

    第7章寄生电阻和电容133 

    71FinFET器件结构和符号 

    定义134 

    72FinFET中与几何尺寸有关 

    的源/漏极电阻建模137 

    721接触电阻137 

    722扩散电阻139 

    723扩展电阻142 

    73寄生电阻模型验证143 

    731TCAD仿真设置144 

    732器件优化145 

    733源/漏极电阻提取146 

    734讨论150 

    74寄生电阻模型的应用考虑151 

    741物理参数152 

    742电阻分量152 

    75栅极电阻模型153 

    76FinFET 寄生电容模型153 

    761寄生电容分量之间的 

    联系153 

    762二维边缘电容的推导154 

    77三维结构中FinFET边缘电容 

    建模:CGEOMOD=2160 

    78寄生电容模型验证161 

    79总结165 

    参考文献166 

    第8章噪声168 

    81概述168 

    82热噪声168 

    83闪 烁 噪 声170 

    84其他噪声分量173 

    85总结174 

    参考文献174 

    第9章结二极管I-V和C-V 

    模型175 

    91结二极管电流模型176 

    911反偏附加泄漏模型179 

    92结二极管电荷/电容模型181 

    921反偏模型182 

    922正偏模型183 

    参考文献186 

    第10章紧凑模型的基准 

    测试187 

    101渐近正确性原理187 

    102基准测试188 

    1021弱反型区和强反型区的物理 

    行为验证188 

    1022对称性测试191 

    1023紧凑模型中电容的互易性 

    测试194 

    1024自热效应模型测试194 

    1025热噪声模型测试196 

    参考文献196 

    第11章BSIM-CMG模型参数 

    提取197 

    111参数提取背景197 

    112BSIM-CMG模型参数提取 

    策略198 

    113总结206 

    参考文献206 

    第12章温度特性208 

    121半导体特性208 

    1211带隙问题特性208 

    1212NC、Vbi和ΦB的温度 

    特性209 

    1213本征载流子浓度的温度 

    特性209 

    122阈值电压的温度特性209 

    1221漏致势垒降低的温度 

    特性210 

    1222体效应的温度特性210 

    1223亚阈值摆幅210 

    123迁移率的温度特性210 

    124速度饱和的温度特性211 

    1241非饱和效应的温度 

    特性211 

    125泄漏电流的温度特性212 

    1251栅极电流212 

    1252栅致漏/源极泄漏212 

    1253碰撞电离212 

    126寄生源/漏极电阻的温度 

    特性212 

    127源/漏极二极管的温度特性213 

    1271直接电流模型213 

    1272电容215 

    1273陷阱辅助隧穿电流215 

    128自热效应217 

    129验证范围218 

    1210测量数据的模型验证218 

    参考文献220 

    附录221 

    附录A参数列表221 

    A1模型控制器221 

    A2器件参数222 

    A3工艺参数223 

    A4基本模型参数224 

    A5几何相关寄生参数235 

    A6温度相关性和自热参数236 

    A7变量模型参数238 


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