Modelado de MOSFET de trincheras con precisión de pre-silicio a través de simulaciones avanzadas de TCAD y validación...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería eléctrica
• Física de los dispositivos de semiconductores
• Electrónica de cómputo

Sus antecedentes:

• La extracción de modelos MOSFET SPICE de potencia tradicional se basa en gran medida en datos experimentales de silicio, que a menudo requieren múltiples iteraciones de prototipos costosas.
• Optimizar el rendimiento del dispositivo y garantizar parámetros eléctricos precisos antes de la fabricación es un desafío importante en el diseño de semiconductores.
• Los métodos de simulación existentes pueden carecer de la fidelidad necesaria para una predicción precisa de las características dinámicas sin validación física.

Objetivo del estudio:

• Presentar una metodología novedosa y totalmente virtual para extraer modelos precisos de SPICE de MOSFET de potencia.
• Permitir a los diseñadores optimizar el rendimiento del dispositivo y extraer parámetros eléctricos exclusivamente de las simulaciones TCAD.
• Para evitar la necesidad de prototipos iniciales de silicio, reduciendo así el tiempo y los costos de desarrollo.

Principales métodos:

• Utilizó herramientas avanzadas de TCAD (diseño asistido por computadora de tecnología) para generar una estructura de dispositivo MOSFET de potencia realista.
• Características eléctricas clave obtenidas directamente de las simulaciones TCAD.
• Se realizó una extracción precisa del modelo SPICE e integración del macromodelo basada en datos simulados.
• Validación dinámica del modelo SPICE extraído mediante una prueba de carga de puerta en entornos TCAD y SPICE.

Principales resultados:

• Se logró un excelente acuerdo entre las simulaciones TCAD y SPICE para la prueba de carga de la puerta, con menos del 2% de error para Q_gs y Q_gd.
• Demostró la capacidad de generar simulaciones de dispositivos muy fieles antes de la fabricación de hardware.
• Se han extraído con éxito parámetros eléctricos precisos para los MOSFET de potencia, incluidos los de una aplicación de fusibles electrónicos.

Conclusiones:

• El flujo virtual propuesto evita efectivamente la necesidad de prototipos iniciales de silicio en el desarrollo de MOSFET de potencia.
• Este enfoque innovador acelera significativamente el proceso de diseño y reduce los costos asociados con la creación de prototipos y las repeticiones de diseño.
• La metodología mejora la precisión de las características transitorias y dinámicas, cruciales para los MOSFET en aplicaciones específicas como los fusibles electrónicos.