基于混合缩放规则的晶体管小信号可缩放模型建模方法技术

本发明专利技术公开了基于混合缩放规则的晶体管小信号可缩放模型建模方法，包括：步骤S1，在预设宽工作频率范围内，测量多种尺寸的晶体管在不同偏置点下的S参数；步骤S2，选取晶体管小信号等效电路拓扑结构，并使用步骤S1获得的多种尺寸的晶体管的S参数测试结果，来进行多种尺寸的晶体管的寄生参数和本征参数提取；步骤S3，提出线性和非线性结合的混合缩放规则；步骤S4，建立晶体管的小信号可缩放模型，并对多种尺寸的晶体管进行S参数预测，获得S参数预测结果；步骤S5，验证该晶体管的小信号可缩放模型的准确性。本发明专利技术可以改善基于传统线性缩放规则的小信号可缩放模型建模方法不精确的问题，并能准确预测多种不同尺寸晶体管的S参数。并能准确预测多种不同尺寸晶体管的S参数。并能准确预测多种不同尺寸晶体管的S参数。

【技术实现步骤摘要】
基于混合缩放规则的晶体管小信号可缩放模型建模方法


[0001]本专利技术涉及半导体集成电路
，特别是涉及基于混合缩放规则的晶体管小信号可缩放模型建模方法。

技术介绍

[0002]晶体管小信号模型的精度，对于微波集成电路设计，尤其是功率放大器电路设计，具有重要的指导意义，在特定工艺下，晶体管器件具有输出特性随着总栅极宽度变化而变化的特点，为了实现电路性能的最优化，需要选择合适的器件栅指数和单位栅宽，因此，建立晶体管小信号可缩放模型，对电路设计具有重要意义。
[0003]为了简化模型的复杂度，传统的晶体管小信号可缩放模型将所有参数的缩放规则都定义为随栅极宽度线性变化。但是，由于大尺寸器件的几何结构参数在变化时不是完全线性的，基于完全线性缩放规则的晶体管小信号可缩放模型，通常具有较大的误差。
[0004]因此，亟需开发出一种技术，能够解决以上技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供基于混合缩放规则的晶体管小信号可缩放模型建模方法。
[0006]为此，本专利技术提供了基于混合缩放规则的晶体管小信号可缩放模型建模方法，其包括以下步骤：
[0007]步骤S1，在一个预设宽工作频率范围内，测量多种尺寸的晶体管在不同偏置点下的S参数，获取多种尺寸的晶体管的S参数测试结果；
[0008]其中，S参数，即为散射参数；
[0009]步骤S2，选取晶体管小信号等效电路拓扑结构，并使用步骤S1获得的多种尺寸的晶体管的S参数测试结果，来进行多种尺寸的晶体管的寄生参数和本征参数提取；
[0010]步骤S3，根据晶体管的寄生参数和本征参数随晶体管尺寸变化趋势的不同，提出线性和非线性结合的混合缩放规则；
[0011]步骤S4，基于该混合缩放规则，建立晶体管的小信号可缩放模型，并对多种尺寸的晶体管进行S参数预测，获得多种尺寸的晶体管的S参数预测结果；
[0012]步骤S5，对比所述步骤S1获得的多种尺寸的晶体管的S参数测试结果和所述步骤S4获得的多种尺寸的晶体管的S参数预测结果，验证该晶体管的小信号可缩放模型的准确性。
[0013]优选地，在步骤S1中，预设宽工作频率范围，至少覆盖0～40GHz。
[0014]优选地，在步骤S1中，多种尺寸的晶体管，包括由至少三种不同单位栅极宽度和至少两种栅极指数随机组合成的六种尺寸的晶体管。
[0015]优选地，在步骤S1中，不同偏置点，包括栅极偏置电压范围为-4.5～2V和漏极偏置电压范围为0～30V。
[0016]优选地，步骤S2，具体包括以下步骤：
[0017]步骤S21，确定晶体管小信号的等效电路拓扑；
[0018]步骤S22，采用“冷夹断”技术，通过该技术提取多种尺寸晶体管的寄生参数，以及执行去嵌寄生参数的操作步骤。
[0019]优选地，在步骤S22中，去嵌入寄生参数的操作步骤具体包括以下子步骤：
[0020]步骤S221，将步骤S1测试获得的晶体管的S参数转化为Y参数，去嵌入寄生电容；
[0021]步骤S222，将Y参数转化为Z参数，去嵌入寄生电阻和寄生电感；
[0022]步骤S223，将Z参数转化为Y参数，提取本征参数；
[0023]其中，Y参数为导纳参数，Z参数为阻抗参数。
[0024]优选地，在步骤S3中，所述混合缩放规则的提出过程，包括以下操作步骤：
[0025]步骤S31，按照包括步骤S1和步骤S2在内的等效电路参数提取方法，分别提取六种不同尺寸晶体管的寄生参数和本征参数数值；
[0026]步骤S32，选取一个预设小尺寸晶体管作为参考器件，根据六种不同尺寸晶体管相对于该参考器件的尺寸比例关系，建立预设多个参数缩放因子；
[0027]步骤S33，使用MATLAB软件中的曲线拟合工具，该工具适用于多维数据的线性曲线和非线性曲线拟合，用于拟合全部多个参数缩放因子随栅极宽度的变化规律，提出了适用于全部多个参数缩放因子的线性缩放规则和非线性缩放规则结合的混合缩放规则。
[0028]优选地，步骤S4具体包括以下步骤：
[0029]ADS软件作为模型等效电路仿真的工具，采用参考器件的小信号模型，基于预设多个参数缩放因子和所述混合缩放规则，在ADS软件中实现对其他尺寸晶体管的S参数的仿真预测。
[0030]优选地，步骤S5具体包括以下步骤：
[0031]步骤S51，在ADS软件中，计算所述步骤S1获得的多种尺寸的晶体管的S参数测试结果和所述步骤S4获得的多种尺寸的晶体管的S参数预测结果的相对误差；
[0032]步骤S52，当相对误差数值在3％以内，代表所述基于混合缩放规则的晶体管的小信号可缩放模型具有较高的准确性。
[0033]由以上本专利技术提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本专利技术提供了基于混合缩放规则的晶体管小信号可缩放模型建模方法，其可以改善基于传统线性缩放规则的小信号可缩放模型建模方法不精确的问题，并且能准确预测多种不同尺寸晶体管的S参数，具有重大的实践意义。
附图说明
[0034]图1为本专利技术提供的基于混合缩放规则的晶体管小信号可缩放模型建模方法的流程图；
[0035]图2为基于本专利技术提供的基于混合缩放规则的晶体管小信号可缩放模型建模方法，在具体实施例中建立的一种晶体管小信号等效电路拓扑结构的示意图。
具体实施方式
[0036]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和实施方式对本
专利技术作进一步的详细说明。
[0037]参见图1、图2，本专利技术提供了基于混合缩放规则的晶体管小信号可缩放模型建模方法，其是一种基于线性规则和非线性规则相结合的晶体管小信号可缩放模型建模方法，该方法包括以下步骤：
[0038]步骤S1，在一个预设宽工作频率范围内，测量多种尺寸的晶体管在不同偏置点下的S参数，获取多种尺寸的晶体管的S参数测试结果；
[0039]其中，S参数，即为散射参数；
[0040]步骤S2，选取晶体管小信号等效电路拓扑结构，并使用步骤S1获得的多种尺寸的晶体管的S参数测试结果(即多种尺寸的晶体管在不同偏置点下的S参数测试结果)，来进行多种尺寸的晶体管的寄生参数和本征参数(即小信号等效电路参数)提取；
[0041]步骤S3，根据晶体管的寄生参数和本征参数随晶体管尺寸变化趋势的不同，提出线性和非线性结合的混合缩放规则；
[0042]步骤S4，基于该混合缩放规则，建立晶体管的小信号可缩放模型，并对多种尺寸的晶体管进行S参数预测，获得多种尺寸的晶体管的S参数预测结果；
[0043]步骤S5，对比所述步骤S1获得的多种尺寸的晶体管的S参数测试结果和所述步骤S4获得的多种尺寸的晶体管的S参数预测结果，验证该晶体管的小信号可缩放模型的准确性。
[0044]在本专利技术中，具体实现上，在步骤S1中，预设宽工作频率范围，至少覆盖0～40GHz；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于混合缩放规则的晶体管小信号可缩放模型建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，在一个预设宽工作频率范围内，测量多种尺寸的晶体管在不同偏置点下的S参数，获取多种尺寸的晶体管的S参数测试结果；其中，S参数，即为散射参数；步骤S2，选取晶体管小信号等效电路拓扑结构，并使用步骤S1获得的多种尺寸的晶体管的S参数测试结果，来进行多种尺寸的晶体管的寄生参数和本征参数提取；步骤S3，根据晶体管的寄生参数和本征参数随晶体管尺寸变化趋势的不同，提出线性和非线性结合的混合缩放规则；步骤S4，基于该混合缩放规则，建立晶体管的小信号可缩放模型，并对多种尺寸的晶体管进行S参数预测，获得多种尺寸的晶体管的S参数预测结果；步骤S5，对比所述步骤S1获得的多种尺寸的晶体管的S参数测试结果和所述步骤S4获得的多种尺寸的晶体管的S参数预测结果，验证该晶体管的小信号可缩放模型的准确性。2.如权利要求1所述的晶体管小信号可缩放模型建模方法，其特征在于，在步骤S1中，预设宽工作频率范围，至少覆盖0～40GHz。3.如权利要求1所述的晶体管小信号可缩放模型建模方法，其特征在于，在步骤S1中，多种尺寸的晶体管，包括由至少三种不同单位栅极宽度和至少两种栅极指数随机组合成的六种尺寸的晶体管。4.如权利要求1所述的晶体管小信号可缩放模型建模方法，其特征在于，在步骤S1中，不同偏置点，包括栅极偏置电压范围为-4.5～2V和漏极偏置电压范围为0～30V。5.如权利要求1所述的晶体管小信号可缩放模型建模方法，其特征在于，步骤S2，具体包括以下步骤：步骤S21，确定晶体管小信号的等效电路拓扑；步骤S22，采用“冷夹断”技术，通过该技术提取多种尺寸晶体管的寄生参数，以及执行去嵌寄生参数的操作步骤。6.如权利要求5所述的晶体管小信号可缩放模型建模方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷思雨，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：