EDA专利解析：可降低参数提取次数！详解华大九天ASM模型直流参数提取方案

来源：集微网

华大九天披露的GaN HEMT的ASM模型直流参数提取方案，该方案中的ASM模型能够降低参数提取次数，以及提高模型直流参数提取效率和提取参数的准确性。

氮化镓高级SPICE模型（GaN ASM）被认为是功率GaN和射频GaN的工业紧凑标准模型，目前主要应用于工业界。

GaN ASM模型除了讨论大信号建模外，对GaN HEMT的场板电容、陷阱效应、Kink效应以及噪声等特性均实现了精准建模。该模型通常使用的直流参数提取方法中，将“漏极电流-漏电压”（A）曲线和“漏极电流_栅电压”（B）曲线区分开进行参数提取。实际很多参数对（A）曲线和（B）曲线都有影响，有时会在调整（A）曲线时将之前已经调整好的（B）曲线打乱，从而只能重新对（B）曲线进行调整，因此需要多次重复提取，增加了参数提取的复杂性，降低了参数提取效率。

另外，在使用优化器进行自动化参数提取过程中，大多数情况下都是通过计算均方根误差率来判断参数改变趋势和区间，在将所有的（A）测量曲线和（B）测量曲线用来自动优化进行参数提取时。该方式在小电压下的小电流曲线对自动优化过程中的误差率计算影响较大，进而对参数变化趋势和区间选择会有影响，降低了直流参数提取的准确性。

为了提高直流参数提取的准确性，华大九天在2022年1月28日申请了一项名为“一种GaN HEMT的ASM模型直流参数提取方法”的发明专利（申请号：202210104833.7），申请人为北京华大九天科技股份有限公司。

根据该专利目前公开的相关资料，让我们一起来看看这项技术方案吧。

如上图，为该方案中披露的GaN HEMT的ASM模型直流参数提取方法流程图。首先，给定器件的工艺参数。工艺参数包括：器件长度（L）、器件宽度（W）、器件栅指数（NF）、器件栅源长度（LSG）以及器件漏源长度（LDG）等尺寸参数，这些参数一般由器件设计人员给出。

其次，提取电容和电压关系（CV）的相关参数。包括由逆导电容和漏电压曲线提取漏源交叠电容参数（cgdo）、边缘电容参数（cfgd）、偏置电压参数（cgdl）、电容电压（CV）模型中漏电饱和电压参数（vdsatcv）。

以及由输入电容和漏电压曲线提取漏源电容参数（cdso）、漏极边缘电容参数（cfd）、控制低Vds下与Cds无关值的参数（aj）、零Vds接入区域电容参数（cj0）、高Vds下衰减参数Caccd（mz）以及漏极内建电势参数（vbi）。

最后，提取电流和电压曲线（IV）的相关参数，包括以下步骤：首先，在漏极电流和栅电压（id_vg）曲线的低电流区域提取线性条件下的截止电压（voff）和亚阈值摆幅参数。并从该曲线中提取漏致势垒降低效应（DIBL）和亚阈值区域退化的相关参数。

其次，在（id_vg）曲线高电流区域提取迁移率和垂直场强依赖性相关的参数，同时，提取速度饱和输出电导的相关参数。

该计算中主要涉及漏极电路的一阶求导操作，可以得到包括漏接入区单位面积二维电子气密度、电阻、迁移率温度相关参数、接入区二维电子气密度温度相关参数、饱和速度、接入区饱和速度值以及速度饱和等参数，并最终得到源漏接触区迁移率。

而为了方便对比，在该方案中还展示了现有技术中GaN ASM模型直流参数提取流程图，如上图所示。对比之下，该方案中提出的参数确定方案具有以下两个优势：

1）该方案中将“漏极电流和漏电压”（id_vd）曲线和“漏极电流和栅电压”（id_vg）曲线同时考虑来提取对两种曲线都有影响的参数，可以防止参数调整对其中一种曲线产生严重影响的情况，提高了参数提取效率。

2）该方案首先选取部分对参数影响较大的曲线进行参数提取，大致确定参数优化区间。在这一过程中首先去除自热效应的影响，将其他参数的影响放大，有利于参数的准确性，再考虑自热效应和整体参数的影响。在整体参数区间范围大致确定后，再将所有（id_vd）测量曲线和（id_vg）测量曲线用来进行直流参数提取。

以上就是华大九天披露的GaN HEMT的ASM模型直流参数提取方案，该方案中的ASM模型能够降低参数提取次数，以及提高模型直流参数提取效率和提取参数的准确性。

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