PSP被選定為CMOS晶體管模型的新標(biāo)準(zhǔn)

在歷經(jīng)數(shù)月激烈且常常充滿火藥味的爭(zhēng)論后，緊湊模型委員會(huì)(CMC)已經(jīng)選定了一種新的CMOS晶體管模型行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。該模型由賓州州立大學(xué)和飛利浦電子公司聯(lián)合開發(fā)，因而稱為PSP模型?，F(xiàn)在，PSP模型接替數(shù)年來執(zhí)行的BSIM3和BSIM4標(biāo)準(zhǔn)，成為最新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

PSP模型是一種表面電勢(shì)(surface-potential)模型。與其它可選模型相比，人們認(rèn)為表面電勢(shì)模型更接近晶體管物理行為，并能夠就IC性能做出更好的預(yù)測(cè)。它允許模型對(duì)柵極泄漏和量子力學(xué)效應(yīng)(QME)加以考慮，隨著CMOS技術(shù)的日漸精微，這些因素變得益發(fā)重要。PSP模型的支持者稱，該模型基于CMOS晶體管工作的基礎(chǔ)物理特征，能以較其它模型更少的參數(shù)進(jìn)行工作。

CMC的主席Josef Watts介紹，雖然技術(shù)專家認(rèn)為在90nm及以下節(jié)點(diǎn)BSIM4會(huì)是一個(gè)非常不錯(cuò)的模型，但是BSIM4本身的缺陷在某些模擬應(yīng)用中會(huì)引發(fā)問題，即便在180和130nm節(jié)點(diǎn)也不例外。Watts認(rèn)為，BSIM3和BSIM4基于閾值電壓的概念是引發(fā)此類問題的原因。

作為一種表面電勢(shì)模型，PSP并沒有使用基于電壓模型所具有的特定假設(shè)。所以，從物理角度而言，PSP是一個(gè)更為正確的模型，特別是在源極和漏極圍繞零偏置進(jìn)行操作，或者是柵極偏置電壓臨近閾值電壓的時(shí)候，情況更是如此，Watts表示。

去年5月，CMC決定在PSP模型和HiSIM-RF表面電勢(shì)Spice模型(由日本廣島大學(xué)開發(fā))之間進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的最終選擇，從而引發(fā)了兩者之間的爭(zhēng)論。兩大陣營(yíng)為了各自的模型針鋒相對(duì)，最終CMC的31位成員進(jìn)行投票，PSP以17:14勝出。

熟悉CMC流程的人士透露，辯論時(shí)常常發(fā)生激烈的爭(zhēng)吵，但Watts卻表示，當(dāng)CMC決定在兩個(gè)或多個(gè)方案中進(jìn)行唯一選擇時(shí)，發(fā)生這種事情很正常?！爱?dāng)一種模型在我們看來已經(jīng)足夠成熟，可以成為一種標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，有些人早已為其投入了大量的心血。”Watts說。大家為各自的模型苦爭(zhēng)不休，原因就在于獲勝一方可以獲得既得權(quán)利，他表示。

圍繞這一爭(zhēng)論出現(xiàn)了幾個(gè)問題，Watts介紹，其中包括這樣的事實(shí)，那就是日本和美國(guó)公司絕大部分都支持自己國(guó)家開發(fā)的模型。他說，最終爭(zhēng)論下降成為一種哲學(xué)問題：HiSIM模型基于交互式解決方案；而PSP模型則基于分析解決方案?！皟煞N模型都能產(chǎn)生很好的結(jié)果?！盬atts表示，“但是究竟選那個(gè)，就是哲學(xué)方面的原因?！?

飛利浦研究所的器件建模部門主管Reinout Woltjer在一項(xiàng)聲明中表示：“因?yàn)?strong>CMOS在純數(shù)字芯片制造之外還承擔(dān)了新角色，所以業(yè)界能夠擁有一種在所有電路條件下(包括RF和模擬電路行為)都能正確預(yù)測(cè)晶體管性能的獨(dú)立模型至關(guān)重要。通過將PSP模型建立在晶體管工作的基本物理特征之上，在從直流到超過50GHz頻率的整個(gè)工作頻段內(nèi)，該模型都能提供非常準(zhǔn)確的結(jié)果?！?

結(jié)束PSP模型選擇之后，CMC接下來還就是以C語(yǔ)言(BSIM一直采用C)還是以Verilog-A語(yǔ)言發(fā)布新模型進(jìn)行了討論。最終，CMC選擇了Verilog-A，當(dāng)然同樣有一些人對(duì)此不太滿意。

Silvaco曾資助并努力推動(dòng)HiSIM模型成為標(biāo)準(zhǔn)，該公司的營(yíng)銷副總裁Kenneth Brock將采用Verilog-A語(yǔ)言發(fā)布模型描述為：“在趟不知深淺的水?！?

但是Watts和其他人卻對(duì)這些不以為然，他們強(qiáng)調(diào)，通過飛利浦的Simkit軟件環(huán)境可以得到PSP模型的C語(yǔ)言版本。“雖然將Verilog-A用于緊湊模型相對(duì)比較新鮮，但我們是在聽取多個(gè)CMC成員成功地將該方法用于多個(gè)模型之后，才做出了這個(gè)決定?！盬atts表示。

在這場(chǎng)PSP與HiSIM的爭(zhēng)論中，供應(yīng)商們(包括Silvaco在內(nèi))無論之前站在哪一邊，現(xiàn)在都及時(shí)調(diào)整自己的立場(chǎng)以便從PSP的勝出中獲益。Silvaco的CEO Ivan Pesic表示，雖然他認(rèn)為HiSIM-RF更勝一籌，但是Silvaco在PSP技術(shù)方面走在了對(duì)手前面，并計(jì)劃馬上推出一款“完美”的PSP模型。

就在Ivan表態(tài)的第二天，Xpedion設(shè)計(jì)系統(tǒng)公司也宣布已經(jīng)與賓州州立大學(xué)的Gennady Gildenblat教授(協(xié)助開發(fā)PSP模型)展開了合作，為Xpedion的建模服務(wù)提供PSP參數(shù)提取。Xpedion公司表示，其公司通過與Gildenblat的合作，已經(jīng)開發(fā)出首項(xiàng)商用PSP參數(shù)提取技術(shù)。