Макромоделирование компонентов защиты от электростатического разряда с применением программного обеспечения с открытым исходным кодом
https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2025-37(3)-8
Аннотация
Полупроводниковый диод и полевой транзистор с заземлённым затвором (GGMOS) часто используются в качестве элементов защиты от электростатического разряда (ЭСР) в схемотехнике КМОП ИМС. В статье представлена реализация макромоделей данных компонентов с использованием ПО для схемотехнического моделирования с открытым исходным кодом. Предложенные модели могут служить для моделирования воздействия ЭСР на ИМС. Подобное моделирование позволяет оценить стойкость ИМС к воздействию ЭСР на ранней стадии проектирования.
Ключевые слова
электростатический разряд,
схемотехническое моделирование,
компактные модели,
импульс линии передачи.
При поддержке: Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках Госзадания FSFN-2024-0086.
Об авторах
Вадим Вадимович КУЗНЕЦОВ
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
Россия
Россия
Кандидат технических наук, доцент кафедры “Проектирование и технология электронных средств” МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сфера научных интересов: разработка САПР для схемотехнического моделирования, разработка аналоговых микросхем, воздействие электростатического разряда на полупроводниковые приборы.
Владимир Викторович АНДРЕЕВ
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
Россия
Россия
Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедры “Проектирование и технология электронных средств” МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сфера научных интересов: физика МДП-структур, технология производства интегральных микросхем, физические процессы в тонких плёнках диэлектриков.
Семён Андреевич ЛОМАКИН
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
Россия
Россия
Студент магистратуры кафедры “Проектирование и технология электронных средств” МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сфера научных интересов: разработка аналоговых микросхем, проектирование элементов защиты ИМС от электростатического разряда.
Список литературы
1. M.-F. Staniloiu, H.-S. Popescu, G. Rezmerita, I. Vlad, and M. Iordache, “SPICE model of a real Zener diode tested at room temperature,” in 2022 International Conference and Exposition on Electrical And Power Engineering (EPE). IEEE, 2022. doi: 10.1109/EPE56121.2022.9959813 pp. 182–186.
2. Y. P. Zhou, G. Ding, and J.-J. Hajjar, “ESD protection impact and modelling of bias-dependent series resistance in diodes,” in 2019 41st Annual EOS/ESD Symposium (EOS/ESD), vol. EOS-41, 2019. doi: 10.23919/EOS/ESD.2019.8869988 pp. 1–7.
3. V. Vashchenko, Y. Martynov, and V. Sinkevitch, “Electrical instability and filamentation in ggMOS protection structures,” Solid-State Electronics, vol. 41, no. 11, pp. 1761–1767, 1997.
4. Y. S. Chauhan, S. Venugopalan, N. Paydavosi, P. Kushwaha, S. Jandhyala, J. P. Duarte, S. Agnihotri, C. Yadav, H. Agarwal, A. Niknejad et al., “BSIM compact MOSFET models for SPICE simulation,” in Proceedings of the 20th International Conference Mixed Design of Integrated Circuits and Systems MIXDES 2013. IEEE, 2013, pp. 23–28.
5. J. Li, S. Joshi, R. Barnes, and E. Rosenbaum, “Compact modeling of on-chip ESD protection devices using Verilog-A,” IEEE Transactions on Computer-aided design of integrated circuits and systems, vol. 25, no. 6, pp. 1047–1063, 2006. doi: 10.1109/TCAD.2005.855948
6. Y. Zhou and E. Rosenbaum, “Accuracy preserving extensions to a PDK MOSFET model for ESD simulation,” in 2024 46th Annual EOS/ESD Symposium (EOS/ESD), vol. 46. IEEE, 2024, pp. 1–10.
7. V. Kuznetsov and V. Andreev, "ESD Induced Irreversible Degradation Processes in the Semiconductor Devices," 2024 6th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE), Moscow, Russian Federation, 2024, pp. 1-5, doi: 10.1109/REEPE60449.2024.10479847.
8. V.V. Kuznetsov, V.V. Andreev Transmission Line Pulse Setup for Electrostatic Discharge Robustness Testing of the Semiconductor Devices. Instrum Exp Tech vol. 67, pp.268–273 (2024). https://doi.org/10.1134/S0020441224700453
9. D.V. Andreev, V.M. Maslovsky, V.V. Andreev and A.A. Stolyarov, Modified Ramped Current Stress Technique for Monitoring Thin Dielectrics Reliability and Charge Degradation. Phys. Status Solidi A, vol.219: 2100400., 2022 https://doi.org/10.1002/pssa.202100400
10. M. Brinson and D. Tomaszewski, “Advances in Qucs-S schematic capture for SPICE and Verilog-A device modelling and circuit simulation,” in 2022 29th International Conference on Mixed Design of Integrated Circuits and System (MIXDES). IEEE, 2022. doi: 10.23919/MIXDES55591.2022.9838038 pp. 27–32.
11. M. Brinson and V. Kuznetsov, "Qucs-0.0.19S: A new open-source circuit simulator and its application for hardware design," 2016 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON), Moscow, Russia, 2016, pp. 1-5, doi: 10.1109/SIBCON.2016.7491696
12. M. Magerl, B. Courivaud, C. Stockreiter, and A. Baric, “Modelling of a transmission line pulse measurement setup,” in 2018 41st International Convention on Information and Communication Technology, Electronics and Microelectronics (MIPRO), 2018. doi: 10.23919/MIPRO.2018.8400016 pp. 84 – 88.
13. P.-C. Medinceanu and M. Enachescu, “Open Skywater130nm PDK-based IP development platform: A PWM peripheral case study,” in 2024 IEEE 22nd Mediterranean Electrotechnical Conference (MELECON). IEEE, 2024. doi: 10.1109/MELECON56669.2024.10608632 pp. 856–861.
Рецензия
Для цитирования:
КУЗНЕЦОВ В.В., АНДРЕЕВ В.В., ЛОМАКИН С.А. Макромоделирование компонентов защиты от электростатического разряда с применением программного обеспечения с открытым исходным кодом. Труды Института системного программирования РАН. 2025;37(3):121-130. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2025-37(3)-8
For citation:
KUZNETSOV V.V., ANDREEV V.V., LOMAKIN S.A. Electrostatic Discharge Protection Devices Macromodelling Using Open-Source Tools. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS). 2025;37(3):121-130. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2025-37(3)-8
Послать статью по эл. почте 