Экстракция параметров GaN HEMT для построения модели ASM-HEMT с использованием стимулятора Ngspice

  Разработано программное обеспечение для восстановления параметров SPICEмоделей с использованием симулятора электрических схем Ngspice с открытым исходным кодом. Для GaN HEMT, разработанного в рамках верифицированного технологического процесса фаундри, восстановлена и интегрирована в коммерческие САПР модель ASM-HEMT. Проведен расчет и сравнение характеристик, полученных с использованием восстановленной модели и модели из состава комплекта средств проектирования, предоставляемого разработчиком технологического процесса.

 Широкое применение GaN HEMT технологии для разработки РЭА приводит к необходимости наличия у разработчиков средств проектирования (PDK), обеспечивающих высокую степень достоверности прогнозирования характеристик СВЧ ИС [1]. Между тем, вследствие особенностей свойств как приборных слоёв, так и используемых подложек, полноценная характеризация GaN структур является трудоемкой задачей, требующей проведения различных видов исследований, не всегда осуществляемых на полупроводниковых фабриках [2]. В состав комплекта PDK, как правило, входят SPICE-модели с ограниченной областью применения, в ряде случаев, не отвечающих требованиям специфики разрабатываемых устройств. Таким образом, на этапах разработки СВЧ ИС, в ряде случаев, возникает необходимость доработки поставляемых фабриками средств проектирования либо разработки собственных [1]. Для отечественных предприятий решение данной задачи усложняется существующим ограничением доступа к необходимому импортному коммерческому измерительному оборудованию и программному обеспечению (ПО). В рамках данной работы разработано ПО для экстракции параметров SPICE-моделей, использующее SPICE-подобный симулятор Ngspice [3] с открытым исходным кодом, и проведена его апробация на примере GaN HEMT.

 Разработанный программный модуль представляет собой библиотеку программных функций, обеспечивающих управление Ngspice с использованием интерфейса языка программирования Python для решения задач анализа влияния значений параметров SPICE-моделей элементов на характеристики электрических эквивалентных схем, включая:

• анализ состава SPICE-моделей, используемых в схеме;
• расчет характеристик эквивалентных схем с использованием указываемыми пользователем значениями параметров SPICE-моделей;
• обработка и визуализация результатов расчета и измерений.