專利名稱：模擬設(shè)備、模擬方法、以及存儲程序的記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算溫度增加的器件模型、存儲程序的記錄介質(zhì)、以及模擬電路、設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
由于近年來已經(jīng)加速半導(dǎo)體元件的小型化，因此當(dāng)執(zhí)行半導(dǎo)體電路模擬時需要使用器件模型來計算由于自發(fā)熱導(dǎo)致的元件中的溫度增加，特別是元件中的局部溫度增加。例如，在場效應(yīng)晶體管(FET)的情況下，主要在柵極和漏極之間的柵電極端子的邊緣處出現(xiàn)自發(fā)熱，并且柵極和漏極之間以及柵電極端子的邊緣的溫度局部地增加。結(jié)果， 漏極電阻器的溫度變得高于其他模型參數(shù)。公開了如上所述的用于模擬自發(fā)熱的器件模型的技術(shù)(例如，非專利文獻(xiàn)1)。圖 7是示出非專利文獻(xiàn)1的技術(shù)的視圖。如圖7中所示，非專利文獻(xiàn)1的器件模型包括電氣模型，該電氣模型考慮元件中的溫度變化來描述電氣特性；和熱模型，該熱模型描述元件的熱特性。因此能夠考慮由于自發(fā)熱導(dǎo)致的元件中的溫度增加來計算電氣特性。此外，還公開了使用上述器件模型的半導(dǎo)體電路模擬的技術(shù)(例如，專利文獻(xiàn)1)。 在該技術(shù)中，上述器件模型被用作組成電路的所有元件的器件模型以便于計算由于自發(fā)熱導(dǎo)致的元件中的溫度增加。此外，計算其中出現(xiàn)熱交換的兩個元件之間的熱阻值，并且熱阻值被插入在與兩個元件相對應(yīng)的器件模型的熱模型之間。熱交換模型是表示元件之間的熱的給予和接收的熱模型。以該方式，根據(jù)如上所述的專利文獻(xiàn)1的技術(shù)，能夠不僅考慮由于自發(fā)熱導(dǎo)致的單個元件中的溫度增加而且考慮元件之間的熱的交換來計算元件中的溫度增加。此外，與使用包括器件模型和熱交換模型的模擬電路的半導(dǎo)體電路模擬有關(guān)，還公開了一種技術(shù)，該技術(shù)建模熱噪聲的物理現(xiàn)象并且通過使用柵極電阻器使噪聲特性的模擬值近似到實際測量值(例如，專利文獻(xiàn)2)。引用列表專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本未經(jīng)審查的專利申請公開No. 2005-346527專利文獻(xiàn)2 日本未經(jīng)審查的專利申請公開No. 2006-221375非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1 “ VBIC95, The Vertical Bipolar Inter-CompanyModel, “ IEEE JOURNAL OF SOLID STATE CIRCUITS, vol. 31, No. 10, Oct.199
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù) 問題然而，根據(jù)在專利文獻(xiàn)1中描述的技術(shù)，因為組成器件模型的所有的電氣模型在出現(xiàn)自發(fā)熱時均勻地使溫度增加，不能夠計算元件內(nèi)部的局部溫度增加。因此存在產(chǎn)生自發(fā)熱的器件特性的模擬精確度劣化的問題。圖8是示出使用專利文獻(xiàn)1的器件模型和實際測量數(shù)據(jù)計算的小信號特性的視圖。如圖8中所示，實際測量數(shù)據(jù)和器件模型的結(jié)構(gòu)是不同的。當(dāng)自發(fā)熱增加時，柵極和漏極之間的溫度局部地增加，并且只有漏電阻增加。因此，當(dāng)在此區(qū)域中創(chuàng)建器件模型時，在自發(fā)熱低的區(qū)域中沒有出現(xiàn)漏電阻的增加。因此需要將組成器件模型的源電阻減少為小于實際值，并且，因此，實際測量數(shù)據(jù)和小信號特性的器件模型的結(jié)果不匹配。此外，根據(jù)在專利文獻(xiàn)1中描述的技術(shù)，因為以阻性元件描述熱交換模型，因此熱只能夠在一個方向上行進(jìn)。結(jié)果，存在下述問題，當(dāng)在特定元件內(nèi)部出現(xiàn)局部溫度增加時， 考慮電路中的元件之間的熱交換的模擬方法不是令人滿意的。另一方面，因為在專利文獻(xiàn)2中描述的技術(shù)中使用的模型建模熱噪聲的物理現(xiàn)象，因此它由產(chǎn)生熱噪聲的電阻器和沒有產(chǎn)生熱噪聲的對于產(chǎn)生熱噪聲的電阻器不具有依賴性的電阻器組成。因此，專利文獻(xiàn)2的技術(shù)具有下述問題，即它不適合于模擬熱的物理現(xiàn)象以及在不劣化精度的情況下計算元件內(nèi)部的局部溫度增加。已經(jīng)完成本發(fā)明以解決上述問題并且因此本發(fā)明的目的是為了提供計算元件內(nèi)部的局部溫度增加的器件模型、存儲程序的記錄介質(zhì)、以及模擬電路、設(shè)備和方法。對問題的解決方案根據(jù)本發(fā)明的器件模型是用于半導(dǎo)體電路模擬的器件模型，其包括至少兩個模型參數(shù)，其中模型參數(shù)包括描述溫度特性的電氣模型，和描述熱特性并且對應(yīng)于電氣模型的熱模型。根據(jù)本發(fā)明的模擬電路包括具有至少兩個模型參數(shù)的器件模型，和描述描述熱特性的多個熱模型的之間的熱交換的熱交換模型，并且模型參數(shù)包括描述溫度特性的電氣模型、和與電氣模型相對應(yīng)的熱模型。根據(jù)本發(fā)明的模擬設(shè)備包括器件模型創(chuàng)建裝置，該器件模型創(chuàng)建裝置用于創(chuàng)建具有至少兩個模型參數(shù)的器件模型，模型參數(shù)包括描述溫度特性的電氣模型和描述熱特性并且與電氣模型相對應(yīng)的熱模型；熱交換模型創(chuàng)建裝置，該熱交換模型創(chuàng)建裝置用于創(chuàng)建描述多個熱模型之間的熱交換的熱交換模型；布置裝置，該布置裝置用于布置器件模型和熱交換模型；連接裝置，該連接裝置用于通過電氣布線連接器件模型和熱交換模型；以及計算裝置，該計算裝置用于通過計算器件模型、熱交換模型以及電氣布線來計算模擬值。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體電路模擬方法包括器件模型創(chuàng)建步驟，該器件模型創(chuàng)建步驟創(chuàng)建具有至少兩個模型參數(shù)的器件模型，模型參數(shù)包括描述溫度特性的電氣模型和描述熱特性并且與電氣模型相對應(yīng)的熱模型；熱交換模型創(chuàng)建步驟，該熱交換模型創(chuàng)建步驟創(chuàng)建描述多個熱模型之間的熱交換的熱交換模型；布置步驟，該布置步驟布置器件模型和熱交換模型；連接步驟，該連接步驟通過電氣布線連接器件模型和熱交換模型；以及計算步驟，該計算步驟通過計算器件模型、熱交換模型、以及電氣布線來計算模擬值。根據(jù)本發(fā)明的存儲在記錄介質(zhì)中的程序使計算機(jī)執(zhí)行下述處理創(chuàng)建具有至少兩個模型參數(shù)的器件模型的處理，模型參數(shù)包括描述溫度特性的電氣模型和描述熱特性并且與電氣模型相對應(yīng)的熱模型；創(chuàng)建描述多個熱模型之間的熱交換的熱交換模型的處理；布置器件模型和熱交換模型的處理；通過電氣布線連接器件模型和熱交換模型的處理；以及通過計算器件模型、熱交換模型以及電氣布線來計算模擬值的處理。
本發(fā)明的有利效果根據(jù)本發(fā)明，能夠計算元件內(nèi)部的局部溫度增加并且從而提高產(chǎn)生自發(fā)熱的元件特性的模擬精度


圖1是示出根據(jù)示例性實施例的用于半導(dǎo)體電路模擬的器件模型示例的視圖；圖2是示出根據(jù)示例性實施例的用于半導(dǎo)體電路模擬的器件模型示例的視圖；圖3是示出根據(jù)示例性實施例的用于半導(dǎo)體電路模擬的器件模型示例的視圖；圖4是示出根據(jù)示例性實施例的用于半導(dǎo)體電路模擬的熱交換模型的示例的視圖；圖5是示出根據(jù)示例性實施例的半導(dǎo)體電路模擬處理的流程的示例的流程圖；圖6是示出根據(jù)示例性實施例的半導(dǎo)體電路模擬處理的流程的示例的流程圖；圖7是示出非專利文獻(xiàn)1的視圖；以及圖8是示出使用專利文獻(xiàn)1的器件模型和實際測量數(shù)據(jù)計算的小信號特性的視圖。
具體實施例方式在下文中參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實施例的示例。(第一示例性實施例)根據(jù)示例性實施例的用于半導(dǎo)體電路模擬的器件模型包括具有溫度依賴性的兩個或者更多電氣模型MEl至MEn和與元件的各電氣模型MEl至MEn相對應(yīng)的表示熱特性的熱模型MQl至MQn。電氣模型MEl至MEn由電阻器元件、電容器元件、電感器元件、電流源元件、以及電壓源元件中的任意一個組成。熱模型MQl至MQn由電阻器元件、電容器元件、以及電流源元件組成。因此，組成根據(jù)示例性實施例的器件模型的模型參數(shù)包括描述熱特性的熱模型和描述溫度特性的電氣模型。然而，優(yōu)選的是，模型參數(shù)中的至少一個僅由電氣模型組成。圖1是示出根據(jù)示例性實施例的用于半導(dǎo)體電路模擬的器件模型示例的視圖。如圖1中所示，器件模型包括六個電氣模型MEl至ME6和與各電氣模型相對應(yīng)的六個熱模型 MQl至MQ6。注意的是，由組成圖1中所示的器件模型的電氣模型MEl至MEn組成的等效電路是示出FET的π型等效電路的示例，并且可以使用其他等效電路。此外，由組成圖1中所示的器件模型的熱模型MQl至MQn組成的等效電路僅是示例，并且可以使用由電阻器元件、電容器元件、以及電流源元件組成的其他等效電路。這樣，模擬電路包括包括電氣模型和熱模型的器件模型。 電氣模型MEl至MEn的電氣特性根據(jù)熱模型MQl至MQn的熱特性中的動態(tài)變化而變化。通過下述等式來定義電氣模型MEl至MEn的溫度Tl至Τη。在等式中，Ta是環(huán)境溫度，Rn是組成熱模型MQn的電阻器元件的電阻值，j是虛數(shù)單位，Cn是組成熱模型MQn的電容器元件的電容值，并且Qn是組成熱模型MQn的電流源的電流值。等式(1)=Tn = Ta+QnX (Rn/(l+jX ω XCnXRn))
等式(2) ω = 2Χ π X 頻率上述等式(1)中的右手側(cè)表示由于自發(fā)熱導(dǎo)致的溫度增加。注意，示例性實施例中的第i和第m熱模型可以是相同的。此外，示例性實施例中的熱模型的數(shù)目可以等于或者大于2并且等于或者小于n，如圖2中所示。如上所述，根據(jù)示例性實施例，組成器件模型的每個模型參數(shù)包括電氣模型和熱模型。因此，例如，能夠僅增加電氣模型MEl的溫度Tl，并且因此計算元件內(nèi)部的局部溫度增加。從而能夠提高產(chǎn)生自發(fā)熱的元件特性的模擬精度。此外，因為組成器件模型的每個模型參數(shù)包括電氣模型和熱模型，因此當(dāng)發(fā)生局部溫度增加時能夠考慮電路中的元件之間的熱交換來提高模擬的精確度。(第二示例性實施例)圖3是示出根據(jù)示例性實施例的用于半導(dǎo)體電路模擬方法的器件模型示例的視圖。在本示例性實施例中，參考圖3描述在包括兩個或者更多器件模型的情況下的半導(dǎo)體電路模擬的示例。盡管在本示例性實施例中描述第一示例性實施例中描述的包括兩個器件模型的情況作為示例，但是可以包括三個或者更多器件模型。如圖3中所示，根據(jù)示例性實施例的半導(dǎo)體電路包括與在第一示例性實施例中描述的器件模型相類似的器件模型Im和2m，并且器件模型Im包括三個熱模型，并且器件模型 2m包括兩個熱模型。在Im的各熱模型MQl、MQ2以及MQ6與的各熱模型NQl和NQ2之間是熱交換模型 I_MQ1NQ1、I_MQ2NQ1、I_MQ6NQ1、I_MQ1NQ2 以及 I_MQ6NQ2。在本示例性實施例中，器件模型Im的熱模型的數(shù)目是3并且器件模型^ii的熱模型的數(shù)目是2的情況被描述為示例。然而，熱模型的數(shù)目可以是2或者更大，并且沒有特別地限制數(shù)目。圖4是示出根據(jù)示例性實施例的用于半導(dǎo)體模擬的熱交換模型的示例的視圖。如圖4中所示，在本示例性實施例中使用的熱交換模型示例包括具有不同極性的兩個電流源。通過使用兩個具有不同極性的電流源作為熱交換模型，能夠表現(xiàn)熱的給予和接收。根據(jù)示例性實施例，能夠計算元件內(nèi)部的局部溫度增加，并且從而能夠提高產(chǎn)生自發(fā)熱的元件特性的模擬精確度。此外，通過使用具有不同極性并且相互并聯(lián)連接的兩個電流源作為熱交換模型，能夠表現(xiàn)熱的給予和接收，并且因此能夠考慮熱交換來提高模擬的精確度。圖5是示出根據(jù)第二示例性實施例的半導(dǎo)體電路模擬處理的流程的示例的流程圖。在下文中，將上述第二示例性實施例的情況作為示例，參考圖5描述半導(dǎo)體電路模擬處理的流程的示例。首先，創(chuàng)建上述多個器件模型并且將其布置在計算機(jī)中(步驟S51)，計算機(jī)是執(zhí)行半導(dǎo)體電路模擬的半導(dǎo)體模擬設(shè)備。然后，創(chuàng)建熱交換模型并且將其布置在上述步驟S51 中布置的器件模型之間(步驟S52)。通過電氣布線連接上述多個器件模型(步驟S5!3)，并且計算多個器件模型、熱交換模型、以及電氣布線(步驟S54)，從而計算模擬值。接下來，描述根據(jù)示例性實施例的另一半導(dǎo)體模擬處理示例。圖6是示出根據(jù)第二示例性實施例的半導(dǎo)體電路模擬處理的流程的示例的流程圖。將上述第二示例性實施例的情況作為示例，參考圖6描述另一半導(dǎo)體電路模擬處理的流程的示例。
首先，創(chuàng)建上述多個器件模型并且將其布置在計算機(jī)中(步驟S61)，計算機(jī)是執(zhí)行半導(dǎo)體電路模擬的半導(dǎo)體模擬設(shè)備。然后，在計算機(jī)上計算多個器件模型之間的距離 (步驟S62)，并且基于 計算的距離的結(jié)果提取熱交換模型的參數(shù)(步驟S63)。通過電氣布線連接上述多個器件模型(步驟S64)，并且計算多個器件模型、熱交換模型、以及電氣布線(步驟S65)，從而計算模擬值。注意，盡管包括多個器件模型的半導(dǎo)體電路模擬的處理的流程的示例被描述為本示例性實施例中的示例，但是其不限于此，并且器件模型的數(shù)目可以是1。此外，盡管在上述示例性實施例中本發(fā)明被描述為器件模型，但是本發(fā)明不限于此。通過使CPU(中央處理單元)執(zhí)行計算機(jī)程序以執(zhí)行圖5和圖6的處理可以實現(xiàn)本發(fā)明。在這樣的情況下，計算機(jī)程序可以被存儲在記錄介質(zhì)中和提供，或者可以通過諸如因特網(wǎng)的通信介質(zhì)發(fā)送和提供。存儲介質(zhì)的示例包括軟盤、硬盤、磁盤、磁光盤、CD_R0M、DVD、R0M 盒、具有電池備份的RAM存儲盒、閃存盒、以及非易失性RAM盒。此外，通信介質(zhì)的示例包括諸如電話線路的有線通信介質(zhì)，和諸如微波線路的無線通信介質(zhì)。雖然參考其示例性實施例已經(jīng)特別地示出并且描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于上述器件模型、模擬電路、模擬設(shè)備和半導(dǎo)體電路模擬方法、程序以及記錄介質(zhì)，并且將顯然的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下能夠進(jìn)行各種變化。本申請基于并且要求2008年11月20日提交的日本專利申請No. 2008-297226的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容在此通過引用整體合并在此。工業(yè)適用性本發(fā)明可以應(yīng)用于其中發(fā)生由于元件的自發(fā)熱導(dǎo)致的溫度增加的半導(dǎo)體電路的模擬。特別地，本發(fā)明可以應(yīng)用于其中元件的溫度局部地增加的半導(dǎo)體電路的模擬。附圖標(biāo)記列表lm, 2m器件模型MEl至MEn組成器件模型Im的電氣模型MQl至MQn組成與電氣模型MEl至MEn相對應(yīng)的器件模型的熱模型
NEl至NEn組成器件模型2m的電氣模型NQl至NQn組成與電氣模型NEl至NEn相對應(yīng)的器件模型的熱模型I_MQ1NQ1描述熱模型MQl和熱模型NQl之間的熱交換的熱交換模型I_MQ2NQ1描述熱模型MQ2和熱模型NQl之間的熱交換的熱交換模型I_MQ6NQ1描述熱模型MQ6和熱模型NQl之間的熱交換的熱交換模型I_MQ1NQ2描述熱模型MQl和熱模型NQ2之間的熱交換的熱交換模型I_MQ2NQ2描述熱模型MQ2和熱模型NQ2之間的熱交換的熱交換模型I_MQ6NQ2描述熱模型MQ6和熱模型NQ2之間的熱交換的熱交換模型
權(quán)利要求
1.一種用于半導(dǎo)體電路模擬的器件模型，包括至少兩個模型參數(shù)，其中所述模型參數(shù)包括描述溫度特性的電氣模型和描述熱特性并且與所述電氣模型相對應(yīng)的熱模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件模型，其中所述模型參數(shù)中的至少一個僅由所述電氣模型組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的器件模型，其中所述電氣模型至少包括電阻器元件、電容器元件、電感器元件、電流源元件、以及電壓源元件中的任意一個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的器件模型，其中所述熱模型至少包括電阻器元件、電容器元件、以及電流源元件中的任意一個。
5.一種模擬電路，包括器件模型，所述器件模型具有至少兩個模型參數(shù)；以及熱交換模型，所述熱交換模型描述用于描述熱特性的多個熱模型之間的熱交換，其中所述模型參數(shù)包括描述溫度特性的電氣模型和與所述電氣模型相對應(yīng)的熱模型。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模擬電路，其中所述熱交換模型包括具有不同的極性并且并聯(lián)連接的兩個電流源。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或者6所述的模擬電路，其中包括至少兩個器件模型和至少兩個熱交換模型。
8.一種模擬設(shè)備，包括器件模型創(chuàng)建裝置，所述器件模型創(chuàng)建裝置用于創(chuàng)建具有至少兩個模型參數(shù)的器件模型，所述模型參數(shù)包括描述溫度特性的電氣模型和描述熱特性并且與所述電氣模型相對應(yīng)的熱模型；熱交換模型創(chuàng)建裝置，所述熱交換模型創(chuàng)建裝置用于創(chuàng)建描述多個熱模型之間的熱交換的熱交換模型；布置裝置，所述布置裝置用于布置所述器件模型和所述熱交換模型；連接裝置，所述連接裝置用于通過電氣布線連接所述器件模型和所述熱交換模型；以及計算裝置，所述計算裝置用于通過計算所述器件模型、所述熱交換模型、以及所述電氣布線來計算模擬值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的模擬設(shè)備，包括距離計算裝置，所述距離計算裝置用于計算所述器件模型之間的距離；以及提取裝置，所述提取裝置用于基于通過所述距離計算裝置計算的所述器件模型之間的距離來提取所述熱交換模型的參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或者9所述的模擬裝置，其中所述熱交換模型包括具有不同的極性并且并聯(lián)連接的兩個電流源。
11.一種半導(dǎo)體電路模擬方法，包括器件模型創(chuàng)建步驟，所述器件模型創(chuàng)建步驟創(chuàng)建具有至少兩個模型參數(shù)的器件模型， 所述模型參數(shù)包括描述溫度特性的電氣模型和描述熱特性并且與所述電氣模型相對應(yīng)的熱模型；熱交換模型創(chuàng)建步驟，所述熱交換模型創(chuàng)建步驟創(chuàng)建描述多個熱模型之間的熱交換的熱交換模型；布置步驟，所述布置步驟布置所述器件模型和所述熱交換模型； 連接步驟，所述連接步驟通過電氣布線連接所述器件模型和所述熱交換模型；以及計算步驟，所述計算步驟通過計算所述器件模型、所述熱交換模型、以及所述電氣布線來計算模擬值。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體電路模擬方法，包括距離計算步驟，所述距離計算步驟計算所述器件模型之間的距離；以及提取步驟，所述提取步驟基于通過距離計算裝置計算的所述器件模型之間的距離來提取所述熱交換模型的參數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或者12所述的半導(dǎo)體電路模擬方法，其中所述熱交換模型包括具有不同的極性并且并聯(lián)連接的兩個電流源。
14.一種存儲程序的記錄介質(zhì)，所述程序使計算機(jī)執(zhí)行創(chuàng)建具有至少兩個模型參數(shù)的器件模型的處理，所述模型參數(shù)包括描述溫度特性的電氣模型和描述熱特性并且與所述電氣模型相對應(yīng)的熱模型； 創(chuàng)建描述多個熱模型之間的熱交換的熱交換模型的處理； 布置所述器件模型和所述熱交換模型的處理； 通過電氣布線連接所述器件模型和所述熱交換模型的處理；以及通過計算所述器件模型、所述熱交換模型、以及所述電氣布線來計算模擬值的處理。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的存儲程序的記錄介質(zhì)，所述程序使計算機(jī)執(zhí)行 計算所述器件模型之間的距離的處理，以及基于所述器件模型之間的距離來提取所述熱交換模型的參數(shù)的處理。
全文摘要
本發(fā)明提供計算元件中的局部溫度增加的器件模型、存儲程序的記錄介質(zhì)、模擬電路、設(shè)備以及方法。根據(jù)本發(fā)明的器件模型用于半導(dǎo)體電路模擬并且具有至少兩個模型參數(shù)。模型參數(shù)包括描述溫度特性的電氣模型和描述熱特性并且與電氣模型相對應(yīng)的熱模型。
文檔編號G06F17/50GK102224501SQ200980146550
公開日2011年10月19日 申請日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者田能村昌宏 申請人:日本電氣株式會社