Розробка комплексних моделей елементної бази МЕА для систем автоматизації проектування - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукАле застосування цього забезпечення в ряді випадків не дозволило досягти високої точності моделювання, внаслідок неточностей математичних моделей елементної бази МЕА, які повязані з частковим врахуванням найважливіших фізичних ефектів та залежностей параметрів моделей від різниці електричних потенціалів, температури. Існуючі електричні і теплові моделі напівпровідникових приладів (НПП) та інтегральних мікросхем (ІМС), з точки зору можливості їх використання для комплексного моделювання електричних та теплових процесів в МЕА мають такі недоліки - деякі існуючі електричні моделі незручно використовувати для аналізу електронних схем з застосуванням методів теорії електричних кіл, бо вимагають додаткових математичних перетворень - більшість електричних моделей відрізняються високою точністю моделювання електричних процесів, але не дозволяють враховувати реальні теплові режими функціонування елементів, а фізичні процеси в них описуються формальними апроксимаціями, які слабо повязані з фізичними принципами функціонування та топологією приладів - ряд відомих моделей характеризуються достатньо великою кількістю параметрів та спеціальною методикою їх визначення, яка вимагає проведення складних, тривалих експериментальних вимірювань параметрів партій дослідних зразків - теплові моделі у вигляді багатошарових систем різнорідних елементів дозволяють з високою точністю моделювати теплові процеси в складних структурах, але не відбивають їх вплив на електричні процеси і не можуть використовуватись для побудови математичних моделей електронних схем. Тому, розробка придатних для використання в сучасних САПР уточнених комплексних моделей елементної бази МЕА, які дозволяють з інженерною точністю врахувати взаємоповязаний характер протікання електричних і теплових процесів, а також методики ідентифікації їх параметрів, що базується на розрахунковому способі, є актуальною задачею. Мета дисертаційної роботи полягає в розробці комплексних моделей елементної бази мікроелектронної апаратури і методики ідентифікації їх параметрів для розширення математичного та інформаційного забезпечення САПР і підвищення на цій основі точності моделювання електричних і теплових процесів в МЕА на ранніх етапах проектування. Для досягнення мети роботи необхідно було вирішити наступні задачі: - розробити методику створення комплексних моделей елементної бази МЕА, яка дозволить побудувати комплексну фізико-топологічну модель елемента, розробити методику ідентифікації її параметрів та перевірити точність і адекватність моделі та методики;Вимоги до комплексних моделей елементної бази МЕА витікають з недоліків математичних моделей, які використовуються в сучасних САПР МЕА і методик ідентифікації їх параметрів, а також із сутності та особливостей застосування моделей для комплексного моделювання електричних і теплових процесів в апаратурі, яка досліджується. Аналіз особливостей моделювання МЕА, а також вимог до комплексних моделей дозволив зробити висновок, що найбільш повно урахувати фізичні принципи функціонування, структуру, топологію, а також тісний взаємний вплив електричних і теплових процесів дозволяють комплексні фізико-топологічні моделі елементної бази (КФТМ). Це моделі у вигляді еквівалентної заступної схеми, вітки якої відбивають шляхи розповсюдження потокових змінних з урахуванням ідеалізації фізичного процесу, вузли моделі відповідають поверхням, обємам, або частинам обємів, а первинні параметри визначаються фізико-топологічними та фізико-технологічними параметрами напівпровідникової структури. Моделі можуть бути представлені у вигляді двох складових частин - моделі електричних (ЕМ) та моделі теплових процесів (ТМ) (рис.). Рис.: Таблиця - Залежності внутрішніх параметрів компонентів від змінних моделей: Для створення комплексних моделей елементів запропоновано методику розробки моделей, яка обєднує основні етапи побудови моделі: - вибір структури моделі і співвідношень для опису її віток;З метою найбільш ефективного використання КФТМ елементної бази при автоматизованому проектуванні МЕА, моделі було вбудовано у відому вітчизняну підсистему схемо-технічного моделювання МАЕС-П, що розповсюджена у галузі. Встановлено, що структурні та функціональні особливості підсистеми дозволяють вважати її досить зручною і ефективною для моделювання електронних схем з використанням КФТМ елементної бази МЕА. Розроблено методичне забезпечення по застосуванню комплексних моделей, яке дозволяє виконати: - опис КФТМ напівпровідникових приладів та інтегральних мікросхем на вхідній мові МАЕС-П, занесення їх в бібліотеку моделей елементів; передачу розрахованих ПМКІ ПМ первинних параметрів моделі елемента конкретного типономіналу в бібліотеку параметрів моделей елементів МАЕС-П для використання підсистемою при розрахунку математичних моделей схем, що містять вбудовані КФТМ елементної бази МЕА.