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文檔簡介
1、半導體器件模型是集成電路(IC)設計者與 IC的加工廠(FAB)之間重要的紐帶,它的精度直接影響到IC的性能。隨著IC的集成度和器件的工作頻率逐漸提高,器件模型變得越來越復雜,參數的數量越來越多。這導致了抽取出適合的模型參數變得困難,而模型的參數值是決定模型精度的重要因素。
為了抽取適合的模型參數,人們總結出了兩大類方法:一類是利用器件的物理電學特性和代數方法的直接提取法;另一類是利用優(yōu)化算法搜索合適的模型參數。直接提取法雖然
2、簡單、直觀、解唯一,但隨著模型越來越復雜利用直接法提取參數難度變大。相對于直接提取法,利用優(yōu)化算法抽取模型參數顯得相對容易。人們已經將基于梯度下降、牛頓迭代和微分法等算法應用到模型參數的提取中,取得了一些成果。然而,由于算法自身的特性,極易陷入局部最優(yōu)。隨后學者們又將智能算法,如遺傳算法(GA),粒子群算法(PSO)等應用于模型參數的抽取。這類算法的應用已經獲得了很大的成功,然而這種“仿生”的智能算法又有“早熟”的現象。收斂的速度也受到
3、了一定的限制,為此研究人員對此類算法進行改進來避免“早熟”現象。因此,研究利用智能優(yōu)化算法提取器件模型參數具有重要的意義。
本文針對以上問題以片上螺旋電感為例,深入研究模型參數的提取和優(yōu)化。首先簡單介紹了優(yōu)化概念以及相關的智能優(yōu)化算法并結合布谷鳥搜索算法(CS)的特點對其進行改進。利用測試函數對改進算法實驗測試,結果表明改進后的算法較GA、PSO以及原始的CS性能得到提高。根據對優(yōu)化算法的性能研究,決定將改進CS應用到半導體器
4、件模型參數的提取中。然后以片上電感為例介紹了器件建模的流程,并結合改進的算法與模型結構設計自動優(yōu)化程序。同時,還根據器件模型的特點對模型參數做了參數敏感度分析實驗,結合模型參數的敏感度提出模型參數交叉操作,提高收斂速度。此外,為了進一步提高自動優(yōu)化的速度,對模型參數的優(yōu)化方向做實驗分析,并改進了布谷鳥搜索算法的更新公式。最后將設計的優(yōu)化器植入到自主研發(fā)的模型開發(fā)平臺。用53個片上螺旋電感的實測數據驗證優(yōu)化器的性能,結果表明:優(yōu)化的結果符
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