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MOSFET 器件仿真发展趋势与挑战
引言
随着半导体技术的不断发展,MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)在
微电子学和固体电子学领域中的应用越来越广泛。MOSFET 不仅是现代集成电
路的基本构建块,也是各种高性能计算和通信系统的核心组件。然而,随着器
件尺寸的不断缩小,MOSFET 的性能和可靠性面临着一系列新的挑战。本节将
详细介绍 MOSFET 器件仿真的发展趋势和面临的挑战,包括仿真技术的演进、
模型的改进、以及实际应用中的问题和解决方案。
仿真技术的演进
早期仿真技术
早期的 MOSFET 仿真主要依赖于简单的物理模型,如 SPICE(Simulation Program
with Integrated Circuit Emphasis)中的基本 MOS 模型。这些模型在器件尺寸较
大时能够提供较为准确的仿真结果,但随着器件尺寸的缩小,简单的模型已经
无法满足精度要求。
例子:SPICE 中的 MOS 模型
* MOSFET 模型定义
.MODEL NMOS NMOS (VTO=0.7 KP=50U LAMBDA=0.03 PHI=0.65 TOX=100E-9 NSUB=5E15)
.MODEL PMOS PMOS (VTO=-0.7 KP=20U LAMBDA=0.03 PHI=0.65 TOX=100E-9 NSUB=5E15)
* 电路定义
M1 2 1 0 0 NMOS W=10U L=1U
M2 3 2 0 0 PMOS W=10U L=1U
* 输入信号
V1 1 0 DC 0V AC 1V
V2 3 0 DC 0V AC 1V
* 分析设置
.TRAN 1NS 10NS