Informação Geral sobre
o Simulador HSPICE
Disciplina de Eletrônica Digital – ECA (4453F-02)
Prof. Dr. Fabian Vargas
Netlist SPICE
• vista 3D e layout
Dreno
Gate
Source
Gate
Source
W
Dreno
N+
N+
L
Substrato PSiO2
Netlist SPICE
• Parâmetros geométricos do dreno/source
Source
Gate
Dreno
W
xj
1/2 Ld
L
tox
Netlist SPICE
• Capacitâncias do dreno/source
C d  C ja . (ab)  C jp . (2a  2b)
C ja  capacitância por área
 SPICE : CJ ( F / m 2
ou
C jp  capacitância de perímetro  SPICE : CJSW ( F / m ou
Área
Perímetro
a
b
Gate
pF / m 2 )
F / m)
Netlist SPICE
• Capacitâncias do gate
Cg (intrínseca)  W . L . Cox
Cg (extrínseca)  W . CGSO  (W . CGDO)  (2 L . CGBO)
Cg  Cg i  Cg e
L
CGDO
CGSO
W
CGBO
Exemplo (1) de Netlist Spice
gate
drain
source
* inversor
.MODEL nmos nmos level=2 vto=.82 uo=690 ...
.MODEL pmos pmos level=2 vto=-1.4 uo=231 ...
vdd
M1 o1 i vdd vdd pmos l=1e-06 w=2e-06
M2 o1 i 0
0
nmos l=1e-06 w=2e-06
M1
Fall-Time
bulk
vcc vdd 0 dc 5
vin1 i 0 pulse (0 5 0 0.1N 0.1N 10N 20N)
.tran 0.5N 80N
*.dc vin1 0 5
Vmax
Vmin
.options post nomod nopage
.print tran v(i) v(o1)
C1 o1 0 100fF
.END
Time-High
i
o1
Rise-Time
delay
Period
vin1
M2
Exemplo (2) de Netlist Spice
0 3.3
0 3.3
Netlist Spice – Modelos dos transistores
.MODEL nmos nmos level=2 vto=.82 gamma=.76
+tox=2e-08 nsub=2.5e+16 xj=2.5e-07
+ld=1.25e-07 uo=690 ucrit=35000 uexp=0.35
+vmax=70800 cj=350u cjsw=450p cgdo=310p
+cgso=310p
.MODEL pmos pmos level=2 vto=-1.4 gamma=.76
+tox=2e-08 nsub=2.5e+16 xj=4.5e-07
+ld=4.7e-08 uo=231 ucrit=71000 uexp=.35
+vmax=320000 cj=540u cjsw=760p cgdo=300p
+cgso=300p
Netlist Spice – Modelos dos transistores
•
.MODEL nmos M1
modelo NMOS designado como M1
•
level=2
nível de modelagem
 vto=.82
tensão de threshold (V)
•
threshold do substrato (V0.5)
gamma=.76
 tox=2e-08
espessura do óxido (m)
 nsub=2.5e+16
dopagem do dreno/source (1/cm3)
•
profundidade do canal (m)
xj=2.5e-07
 ld=1.25e-07
tolerância na largura do canal (m)
 uo=690
mobilidade do portadores (cm2/V.s)
•
ucrit=35000 uexp=0.35 vmax=70800
•
cj=350u cjsw=450p cgdo=310p cgso=310p capas. transistor
limite do campo elétrico
Netlist Spice – Modelos dos transistores
• Comparação entre diferentes tecnologias
Ld (µm)
Tox (A)
nsub
vto (V)
µ0 (cm2/vs)
uexp
ucrit
vmax
xj (nm)
gamma
ECDM20
N
P
0,15
0,2
400
400
5,3e15 19e15
0,9 -0,9
510
175
0,0192 0,0311
1000 4720
37900 37200
500
600
0,49 0,92
ECPD15
N
P
0,325 0,300
250
250
20e15 50e15
0,7
-1,1
510
210
0,22
0,33
24300 51000
54000 47000
400
500
0,65
0,87
ECPD12
N
P
0,125
0,1
250
250
20e15 50e15
0,7
-1,1
510
210
0,22
0,33
24300 51000
54000 47000
400
500
0,65
0,87
ECPD10
ECPD07
N
P
N
P
0,125 0,047 0,075 0,021
200
200
150
150
25e15 25e15 23,5e15 200e15
0,82
-1,4 0,906 -0,917
690
231 553,8 220,7
0,35
0,35 0,195 0,2168
35000 71000 50000 17600
70800 320000 68150 70000
250
250
55
550
0,76
0,78 0,807 0,618