《矽基毫米波元器件建模關鍵技術研究》是依託清華大學，由王燕擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：矽基毫米波元器件建模關鍵技術研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：王燕
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著矽基積體電路工藝的飛速發展使得MOSFET有可能取代化合物器件成為下一代微波/毫米波電路的候選者。作為工藝線和晶片設計者之間的橋樑，精確的元器件模型和全新的設計流程已成為毫米波積體電路發展的當務之急。本項目將微波電子學中的場分析方法與傳統的電路設計方法相結合，從毫米波頻段的大信號模型和無源元件建模方法入手，在課題組已建立的小信號模型基礎上，採用將電晶體的非線性效應和高頻效應分離的思想，結合電磁仿真手段，建立基於模擬的柵源、柵漏、分布電容的可預測模型以及互聯線的寄生模型；同時，考慮工藝節點不斷減小後工藝偏差還會對無源元件的電學特性產生影響，改進蒙特卡洛分析和工藝角分析方法，提出新的毫米波電路的輸出特性的統計分布算法。所有研究將結合SMIC 65nm及以下工藝節點驗證，在此基礎上達到提升毫米波電路成品率的目的。
結題摘要
矽基CMOS器件雖然還不能提供與III-V族化合物器件完全匹敵的頻率及噪聲特性，隨著工藝的不斷進步，CMOS電晶體截止頻率不斷提升帶來的性能優勢，以及可以和數字部分單片集成帶來的成本優勢，極大促進了高集成度、攜帶型、低功耗、低成本的CMOS系統向更高頻段發展。作為工藝線和晶片設計者之間的橋樑，本項目從毫米波段元器件建模關鍵技術出發開展研究，重點解決毫米波積體電路發展迫切需要的精確的元器件建模技術和全新的設計流程。在項目開展的幾年中，我們重點對有源器件，無源元件和測試去嵌技術等方面進行了深入的研究，其中，對於有源器件的建模，研究了電晶體的大信號模型，基於國內的最先進的CMOS工藝，在課題組已建立的小信號模型基礎上，採用將電晶體的非線性效應和高頻效應分離的思想，建立起大信號模型，並利用65nm工藝對器件的大信號特性進行了驗證。而Transformer和Balun在RF和mm-Wave電路中的用途十分廣泛，相比已經得到充分研究的電感，它們的特性更加複雜，且在非常高頻段下的探討並不充分，需要進一步的研究工作。對於無源器件的建模，我們從高頻balun，transformer和傳輸線的建模方法出發，首先建立了相對應的基於等效電路的模型，在模型中重點考慮了主從線圈之間的分散式效應，金屬導線與矽襯底之間的寄生效應以及其它寄生效應，並對提取方法進行了研究，進一步研究了射頻電路無源元件的自動參數提取和可伸縮模型建模方法，在此基礎上，研究了考慮工藝偏差對無源元件的電學特性的影響，分析了毫米波電路的輸出特性的統計分布，所有研究結果結合SMIC65nm, 40nm及28nm工藝節點進行了驗證。該項目的實時對矽基毫米波電路和THz電路的發展進行了有益的探索。
