Conceitos essenciais
iPREFER ist ein innovatives Werkzeug zur hochpräzisen Extraktion von Kompaktmodellparametern, das Merkmalsextraktion aus Bauelementekennlinien und maschinelles Lernen nahtlos integriert. Es ermöglicht eine effiziente Überführung von TCAD-Modellen in Schaltungsdesign-Kompaktmodelle und unterstützt so den Design-Technologie-Co-Optimierungsprozess.
Resumo
Das Papier stellt ein neuartiges Verfahren zur Extraktion von Kompaktmodellparametern für BSIM-CMG-Modelle vor, das Merkmalsextraktion aus Bauelementekennlinien und maschinelles Lernen kombiniert.
Das Verfahren, genannt iPREFER, besteht aus vier Hauptmodulen:
Eingabedaten: Umfasst Trainingsdaten aus Monte-Carlo-Simulationen und TCAD-Simulationsdaten zur Validierung.
Merkmalsextraktor: Extrahiert relevante physikalische und statistische Merkmale aus Strom-Spannungs- und Kapazitäts-Spannungskennlinien.
Kompaktmodell-Parameterextraktor: Verwendet ein einfaches neuronales Netzwerk, um die Beziehung zwischen den Kennlinieneigenschaften und den Kompaktmodellparametern zu lernen.
Modellverifikation: Vergleicht die Simulationskurven des extrahierten Kompaktmodells mit den ursprünglichen TCAD-Daten, um die Extraktionsgenauigkeit zu bewerten.
Die Validierung mit TCAD-Daten eines 5-nm-Nanoblatt-Transistors zeigt eine hervorragende Genauigkeit, mit Abweichungen von nur 0,42% für Kapazitäts-Spannungskurven und 1,28% für Strom-Spannungskurven. Selbst bei Variationen von ±10% in Gatelänge und Oxiddicke bleibt die Extraktionsgenauigkeit hoch.
Im Vergleich zu anderen KI-basierten Verfahren zeichnet sich iPREFER durch eine kleinere Netzwerkstruktur, kürzere Trainingszeiten, geringeren Datenbedarf und höhere Extraktionsgenauigkeit aus. Damit stellt es einen wichtigen Schritt zur Unterstützung von Innovation und Fortschritt im Halbleiterdesign und in der Prozessoptimierung dar.
Estatísticas
Die maximale Abweichung der Cgg-Vgs-Kurve beträgt 0,42% RMS.
Die maximale Abweichung der Ids-Vgs-Kurve (Vds=0,05V) beträgt 1,28% RMS, im Unterschwellbereich 0,32% RMS.
Die maximale Abweichung der Ids-Vgs-Kurve (Vds=0,7V) beträgt 2,6%, im Unterschwellbereich 0,95% RMS.
Die maximale Abweichung der Ids-Vds-Kurve beträgt 1,58% RMS.
Bei Variation von Gatelänge und Oxiddicke um ±10% beträgt die durchschnittliche Abweichung 0,47% für Cgg-Vgs, 1,44% für Ids-Vgs (Vds=0,05V), 2,47% für Ids-Vgs (Vds=0,7V), 3,98% für Gm-Vgs (Vds=0,05V) und 3,59% für Gm-Vgs (Vds=0,7V).
Citações
"iPREFER demonstriert ausreichende Genauigkeit bei der Extraktion des Kompaktmodells aus Baseline-TCAD-Daten, wie die hochpräzise Anpassung der Ableitungen höherer Ordnung zeigt."
"Diese Ergebnisse zeigen, dass iPREFER Kompaktmodelle für variable TCAD-Daten genau extrahiert, und die Parameterextraktionsgenauigkeit ist mit der für Baseline-TCAD-Daten vergleichbar."