半导体器件分布式模拟系统的设计

半导体器件分布式模拟系统的设计

张斌[1]2003年在《半导体器件分布式模拟系统的设计》文中研究说明概述了半导体器件模拟软件的发展现状,分析了半导体器件的模型,研究了半导体器件模拟的基本方法和典型过程,分析了半导体器件发展的要求和几种器件模拟计算方式的比较及分布式器件并行模拟系统的必要性、可行性和现实意义。详细阐述了半导体器件数值模拟的模型、模型的基本方程,探讨了器件数值分析特有的边界条件及算法分析,具体说明器件模拟软件须解决的问题。探索了器件并行模拟系统所需的计算机技术和模拟系统的功能模块划分,并具体部分实现了客户端程序设计、中间件设计和服务器端程序设计,运用它完成对晶体管的掺杂浓度分布、电子和空穴浓度模拟,并对输入参数进行了讨论和计算结果输出进行了分析。在此基础上,使用MATLAB5.3数值计算工具完成了晶体管的一维稳态分析,以验证模拟系统结果的正确性。简要阐述了半导体器件模拟软件在新器件开发中的应用,对性能模拟扩展与工艺模拟集成的优势作了简述。最后,系统地总结了所完成的主要工作和分布式并行模拟系统的创新之处。

佚名[2]2001年在《英国标准(BS)题录(下)》文中提出为便于读者收集、检索英国国家标准(BS)及欧洲标准(EN),本刊用两期连载英国国家标准(BS标准)题录,题录按中国国家分类法排列,内容包括:英国国家标准(BS),英国等同采用的ISO标准(BS/ISO标准)和IEC标准(BS/IEC标准)以及欧洲标准(BS/EN标准)全部标准近2万条。该题录由中国标准研究中心信息加工部提供。读者如需题录中的标准原件可按本刊地址与主编室联系。

龚磊[3]2002年在《半导体器件模拟分析软件设计》文中提出对半导体器件模拟分析软件进行设计与开发是一项很有意义的工作,不仅加快了器件的研制开发,节省了时间和资源,而且对实现计算机模拟分析软件的自主知识产权、提高我国器件开发的水平都有很重要的现实意义。本文在系统的描述了半导体器件模拟的理论基础与技术架构的基础上,应用当今流行的软件设计模式对器件模拟软件进行了系统系的分析设计,提出了器件模拟的分布式计算的叁个功能模块(参数输入模块、核心模拟模块、结果输出模块)的结构,并且对每个功能模块的构架与实现做了设计与分析。经过部分代码的编写,完成了可以实现基本功能的器件模拟软件的DEMO版本,对半导体器件的基本单元二极管进行了模拟,证明了本文的设计方案无论从理论上还是从实际操作上都是完全可行的一种方案。文章对我们设计的半导体器件模拟软件的接口以及功能扩展,对系统功能代码的复用和扩展也做了必要的叙述;对所做的工作做了必要的总结,并且对工作的创新之处做了比较详细的介绍,对后续工作的切入做了必要的陈述。

王怡飞[4]2009年在《CMOS片上ESD保护电路设计研究》文中指出随着半导体制造工艺的飞速进步,集成电路工艺的不断更新换代,特征尺寸沿着摩尔定律不断缩小,各种微电子器件的集成度大为提高,随之而来的就是芯片可靠性方面的问题。在集成电路的可靠性设计中,其中最常见也是首先要考虑的便是静电放电保护电路的设计。静电放电保护电路的设计涉及包括半导体物理、半导体器件、电路设计、集成电路工艺学、静电放电模型、传输线理论、热力学分布等方面的知识,还涉及到电路仿真、失效分析等技术。这些知识和技术内容较杂,分布面又很广,对于集成电路工程师来要完善的掌握也是有一定困难的。本文对静电放电模型、集成电路的ESD失效机制、失效分析技术、静电保护电路设计进行了研究。对于CMOS数字、模拟、射频管脚和电源ESD钳位电路,针对已有电路的不足提出了几点改进的方法,给出了通过失效分析进行改进的过程,最后通过ESD测试结果验证了它们的有效性。本文主要工作和特色如下:1、对常用的CMOS数字输入/输出管脚、模拟管脚和射频管脚的ESD电路进行研究,通过在实际芯片实现后ESD测试中暴露出来的问题,运用失效分析工具进行分析,然后灵活利用半浮栅、镇流、衬底耦合等技术提出了对电路的改良,并且详细分析了版图设计中的各种细节问题,最后通过ESD测试证明这些改进可以在静电放电时对芯片内部电路进行有效的保护。2、通过对现有电源钳位ESD保护电路的电路结构、工作原理进行分析和研究,讨论了它们的优点和存在的问题,提出了一种改进的电源动态侦测ESD保护电路。3、对叁种常见的CMOS集成电路电源总线的ESD保护结构进行了研究,分析了它们的设计依据、总线结构和工作原理,针对它们存在的问题,提出了一种改进的进行ESD保护的电源总线拓扑结构。4、运用改进的电源动态侦测ESD保护电路和电源总线拓扑结构,完成了全芯片的电源系统设计,运用HSPICE仿真验证了该结构的正确性,并通过ESD测试证实了其有效性。每一代集成电路制造工艺的更新都对ESD设计提出了新的更高的要求,而反过来ESD保护电路的设计也推动这新工艺、新技术的不断向前发展。在今天的集成电路设计中,ESD保护电路设计已经成为了集成电路可靠性设计不可或缺的一个重要环节。在这种情况下,ESD保护电路的研究也对我国集成电路设计水平的提高有着重大的意义。

佚名[5]2007年在《中国国家标准(2007版)馆藏目录(1-2)》文中指出为方便读者收集,采用中国国家标准(GB),本刊于2007年1~3期连载中国国家标准馆藏目录。馆藏目录包括中国标准化研究院标准馆收藏的全部现行国家标准,按中国标准文献分类法分类。如有需要国标全文(包括文本及电子版)的读者,请与杂志社或标准馆联系。

佚名[6]2005年在《英国标准(BS)题录(中)(2004年版)》文中提出为便于读者收集、检索英国标准,本刊在2004年第12期及2005年1、2期连载英国标准(BS)题录,题录刊载了截止2004年8月中国标准化研究院标准馆收藏的全部现行标准。本刊同时发行:英国标准(BS)题录(中文电子版)单价200.00元,英国标准(BS)题录(中文合订本)单价200.00元。上述电子版用微软Excel软件格式排列,便于读者使用。请需要该题录或标准全文的读者按杂志地址(或电话)与杂志社联系。

佚名[7]2008年在《中国国家标准(2008年版)馆藏目录(叁)》文中进行了进一步梳理为方便读者收集、采用中国国家标准(GB),本刊于2008年第4、5、7、8刊载中国国家标准(2008版)馆藏目录。该目录包括中国国家标准馆收藏的全部现行国家标准,按中国标准文献分类法分类。如有需要国家标准全文(包括文本及电子版)的读者请与杂志社或标准馆联系。

孙小强[8]2012年在《光载无线系统中的射频光传输及调控技术研究》文中研究表明无线接入凭借其无处不在、灵活快捷的接入方式已经在人们工作和娱乐生活中扮演越来越重要的角色。随着iPhone/iPad等个人终端设备的流行,以及叁网融合、物联网等国家新兴战略产业的兴起,无线通信容量需求将会骤增并对现有无线接入技术提出严峻挑战。另外,随着电信运营商部署建设的通信基站数目不断增加,且基站所占的功耗通常高达70%以上,这将导致蜂窝移动通信面临难以解决的能耗危机。目前中国移动正在大力研发的C-RAN就是要构建基于集中化处理、协作式无线电和实时云计算的绿色无线接入网构架,其中集中化是很重要的一个特点,需要实现中心局(CO)和远端天线单元(RAU)的分离。光载无线(ROF)系统是微波光子学在发展历程中的重要应用形式和价值体现,在未来宽带光纤接入和无线接入融合演进的潮流中发挥着重要作用。ROF系统利用光纤低损耗和高带宽的传输特点,通过模拟光纤链路实现CO和低成本RAU的分离,并构建广覆盖、低能耗和高带宽的动态可控的分布式天线系统,是解决当前无线接入技术中存在的带宽危机和能耗危机等问题的有效途径。论文瞄准动态可控ROF系统在宽带泛在接入中的应用需求,针对在模拟光纤链路性能和射频资源动态可控两方面所遇到的技术挑战,重点进行射频光传输和射频光调控技术的研究。论文以模型为基础,以关键技术为支撑,以应用为目标,紧密围绕ROF系统模型、射频光传输与调控关键技术、ROF系统应用叁个层面开展研究工作,其具体研究内容和贡献如下:(1)ROF系统模型高性能模拟光纤链路是ROF系统在宽带接入和泛在感知应用中的重要保障,要分析和提高链路性能,则建模是首要工作。论文从微波放大器模型出发,建立了直调和外调ROF系统中主要性能指标的数学模型,并分别仿真分析了探测器接收光功率、直调激光器(DML)相对强度噪声(RIN)、外调制器的半波电压和注入光功率对链路性能指标的影响。该工作为高性能ROF系统设计和优化提供了理论基础。无论是利用受激布里渊散射(SBS)效应实现射频移相,还是抑制其对ROF链路性能造成的不利影响,均需要熟悉SBS效应的产生机理并精确测量其增益谱和损耗谱。论文提出了一种基于菲涅尔反射和抑制载波调制的高精度SBS增益谱/损耗谱的测量方法,优点有:单端测量,避免光源频率抖动引入误差的同时,也能应用于低成本的光纤传感中;精确测量,通过微波源的扫频来获取SBS谱线,因而具有1MHz以下的测量精度;器件带宽低,仅需要SBS频移一半带宽的器件即可。(2)射频光传输关键技术针对复杂拓扑结构下的组网需求,论文提出了一种基于粗波分复用(CWDM)方式的分布式射频光传输系统并对链路性能进行了实验研究,搭建了五路波长复用的ROF分布式WiFi系统,支持5个RAU,在光纤传输距离为4.5kin和22km条件下分别获得约为1.5%和2.5%的误差矢量幅度(EVM),无线环境下在4m传输距离时得到最佳传输性能。对激光器RIN参数的研究发现,当大于-125dBc/Hz时对EVM影响较大。针对毫米波频段ROF系统的应用需求,论文提出了一种基于直调和外调抑制载波(OCS)方式的吉比特光载毫米波技术,采用直调激光器完成基带数据的调制并产生光载波,极大程度降低了系统成本,实验完成了2.4GHz直调信号到32GHz毫米波信号的上变频,并利用VPI8.7平台仿真了DML的RIN参数对链路性能的影响。为满足宽带射频信号调制需求,论文首次提出了一种基于相位调制-强度调制(PM-IM)转换的全光射频BPSK调制与传输技术,该技术以光学单边带的方式在光纤中传送信号,不仅抑制了光纤色散的影响,也通过多波长单边带的产生使其满足在波分复用(WDM)ROF系统中的应用需求。针对其在实验中的稳定性问题,利用同样原理引入调频光源和带通滤波器并通过Optisystem7.0对链路性能进行仿真,获得眼图较好的波形,且误码率达到6×10-9。抑制SBS效应是实现高性能ROF系统的重要环节,论文实验研究了激光器线宽对SBS阈值以及链路性能的影响,测试了WiFi信号在直调和外调链路中的传输性能以及光功率监测情况,发现光源线宽为10MHz的直调模式对应的SBS阈值比光源线宽为50KHz外调模式的阈值增加了4dB,证实了激光器线宽展宽在抑制SBS效应中起到的积极作用。(3)射频光调控关键技术针对动态可控ROF系统在射频带宽资源管控方面的应用需求,论文利用基于MEMS光开关矩阵的射频切换技术来实现射频带宽的动态分配。为分析光开关矩阵给链路性能带来的影响,测试了4×4光开关的切换速率,以频谱方式测出光开关切换的效果,并给出EDFA增益和光开关矩阵损耗对链路EVM的影响。基于光开关矩阵的射频切换技术不仅能够实现无线覆盖小区的资源交换,而且可以实现组播业务,为ROF系统的智能化奠定基础。针对智能天线或光控相控阵雷达应用中实现波束成型的移相技术,论文提出了一种基于SBS效应和矢量和原理的射频移相技术,该技术利用矢量和原理,通过SBS效应作用于相位调制的光学边带上,实现PM-IM转换,这样相位调制信号的上下边带功率可控,经过混频后产生的两个正弦波信号就能够以矢量和的方式迭加,从而产生相移可控的射频信号。(4)ROF系统在宽带接入和泛在感知中的应用在WiFi大规模应用的形势下,以无线局域网(WLAN)作为宽带中继网络,无线传感网(WSN)与WLAN结合的异构网络架构成为未来物联网中极具潜力的接入技术之一。论文在该背景下提出了一种基于CWDM-ROF系统的异构WLAN和WSN网络,在实验室环境下搭建了面向宽带接入和泛在感知应用的光载VViFi分布式天线系统,并演示了包括宽带接入、温度传感、视频监控和RFID定位等业务。针对未来智能家庭和楼宇对于2.4GHz频段和60GHz频段的无线接入需求,结合光载WiFi系统在宽带无线接入和泛在感知中应用的研究,论文提出一种面向楼内多业务融合接入的多频段(2.4GHz和60GHz)动态可控的ROF网络架构。利用WiFi无处不在的无线覆盖通道,解决了60GHz上行设计困难的问题。通过利用基于光开关矩阵的射频切换技术能够实现动态可控的ROF系统布局,从而实现带宽资源可管控的分布式天线系统,既能提供无压缩HDTV等Gb/s高速接入业务,又能满足智能家庭Mb/s接入、安全监控、健康监控和环境监测等应用需求。

杭丽君[9]2008年在《基于电力电子网络的变流系统研究》文中研究指明电力电子系统的集成化是现今电力电子技术发展的趋势,系统的模块化和标准化技术是目前电力电子领域的重要研究方向。研究基于电力电子网络的变流系统,对复杂电力电子装置的系统级集成具有重要意义,是电力电子系统集成技术的基本组成部分。本文从变流系统的功率流和信息流双重分布性的角度出发,对电力电子系统网络(Power Electronics System Network,PES-Net)的模型和变流系统的通信需求进行分析,提出实时电力电子系统网络(Real-time power electronics system network,RT-PES-Net);并对基于新网络的分布式控制及管理方案和模块化软件方案等内容进行系统的研究,提出基于栈操作的实时软件构建方案。本文的研究将为变流系统的控制结构和软件方案标准化提供参考和理论依据,为应用系统的集成提供解决方案。复杂中大功率变流系统是网络化分布式控制系统的应用对象。首先,论文以复杂系统为研究对象,分析了应用系统的功率流和信息流在空间结构上的对偶关系和双重分布的特性;在电力电子集成模块(Power Electronics Building Blocks,PEBB)的基础上,研究了变流系统的网络化分布式控制方案,并得出系统组构的初步构想,总结出适合复杂电力电子系统集成的标准化理论。接着,论文对电力电子网络模型进行了研究。分析了现有各类总线网络和目前用于电力电子应用系统的网络,从结构、速率和协议等各个方面将两类网络进行了系统的对比。明确了电力电子系统网络(PES-Net)的定义,分析并总结复杂电力电子实时系统所需网络必需具备的条件。根据现有网络技术背景,综合控制结构和网络需求,提出了电力电子系统网络(PES-Net)的模型。为满足变流系统的实时控制,论文对分布式控制结构的通信需求进行了研究。以网络控制系统(Networked Control System,NCS)为背景,对变流器系统控制信息延时因素进行了分析;通过对典型电力电子系统的分析,归纳和总结了系统的控制功能和控制内容,对系统不同层次的控制任务进行了响应时间需求分析和网络的分层配置;通过对仿真结果的分析,研究了应用系统内模块控制信息延时对不同应用系统的性能影响和对开关频率的限制。根据变流系统对控制延时的接受程度,将电力电子复杂系统归为两大类:1)零延时系统;2)定延时系统。针对上述两类系统,论文给出了电力电子网络(PES-Net)的通道容量和应用系统开关周期的计算方法。论文对开放式、分布式的电力电子系统网络(PES-Net)的硬件组成和同步方案进行了研究,提出新的实时网络和系统级集成方案。根据主节点和从节点的控制任务需求,分别从功能和系统结构的角度对开放式网络的硬件构成进行研究;根据控制系统的接口需求分析,对节点的通用性设计进行重点讨论。针对网络的同步问题,本文分析了简单有效的解决方法,即基于数据结构的同步补偿方案;此外,论文提出基于实时高速电力电子系统网络(RT-PES-Net)的同步方案,研究适合变流器实时控制的网络结构和相应的硬件配置。根据应用控制和通信系统所需的各种操作,论文对实时网络的管理进行了讨论,研究了信息帧管理和相应的硬件设置,并对各种工作模式下所需的通信时间进行了计算和比较。基于实时网络系统及其管理方案,论文给出了组构以PEBB为基础的变流系统的方案。论文对基于RT-PES-Net的模块化软件方案进行了研究。首先,将控制软件与功率硬件进行解耦,使得软件设计与硬件部分分离。在分析电力电子软件特性的前提下,论文提出基于栈操作的模块化软件方案,增加子程序实时构件的内聚性;对软件模块化的通用性进行研究,分析模块接口参数和变量的申明和配置,并研究参数的定标,对构件进行分类;分析子程序实时构件在执行速度上的优点。论文对电力电子系统控制软件(Power Electronics System Control Software,PES-CS)的组构和集成进行研究,简化软件主框架。最后,论文分别对RT-PES-Net和模块化软件方案进行了相应的实验研究和分析。论文对提出的实时电力电子系统网络(RT-PES-Net)进行了通信实验,将新网络拓扑对变流系统的延时影响与旧网络系统的延时影响进行比较,总结新网络系统在控制实时性、提高开关频率、网络可扩展性和管理灵活度等方面的优势。论文针对RT-PES-Net进行应用研究,验证该网络可解决网络通信失步所造成的问题。论文对基于通用型实时构件和栈操作的模块化软件方案进行实验验证,为标准化软件库的建立和系统级集成提供参考方案。网络化的控制结构研究是复杂电力电子系统级集成研究的关键。本课题针对复杂变流系统提出了实时电力电子系统网络(RT-PES-Net),并以该网络为基础对分布式控制结构及相应的网络化管理方案和模块化软件方案展开一系列研究,为电力电子控制系统提供标准化、开放式的网络参考体系,并以此结构来快速构建终端复杂变流系统,为实现标准的应用系统组构提供参考方案,有助于解决电力电子标准化推广所面临的难题。论文为应用系统的即插即用和动态重构提供了研究基础,从而为最终实现复杂变流器的应用系统级集成提供系统化的理论和方法依据。同时,论文的研究开拓了电力电子系统集成和标准化研究的一个新方向。

李雪[10]2010年在《GaAs MESFET分布式放大器设计》文中研究表明随着微电子与微波通信技术的发展,国内外对射频集成电路性能的要求越来越高,人们对器件速度也提出了更高的要求。目前集成电路设计的大部分工作都是基于ADS(Advanced Design System)软件工具,而半导体器件的等效电路模型是影响电路设计精度的最主要因素,其中精确的模型参数又是电路仿真及优化的前提。GaAs场效应晶体管(MESFET)具有电子迁移率高、载流子漂移速度快,禁带宽度大、抗辐射能力强、工作温度范围宽等优点,并被广泛应用于光纤通信、移动通信、超高速计算机、高速测量仪器、航空航天等领域。因此,GaAs场效应晶体管的建模以及模型参数的精确提取已成为近几年国内外研究的热点。本论文对日本NEC公司生产的GaAs场效应晶体管—NE72084的小信号模型进行了研究。首先对器件进行小信号S参数测量,给出了偏置为Vds=3V,Ids=10mA条件下器件的测量参数。然后建立器件的小信号模型,对模型中的本征元件和非本征元件进行参数提取。最后将参数的提取结果导入ADS软件中进行仿真优化,在2-18GHz频段上的仿真结果与测量数据吻合良好,误差精度都在10%以下。利用器件NE72084实现了0-4GHz的低噪声分布式放大器。采用级联共源增益单元,并改进了电路结构,降低了低频增益,提高了放大器的功率增益。通过ADS仿真软件对分布式放大器进行了系统仿真和参数优化,电路仿真结果表明,该分布式放大器具有平稳的增益、较好的增益带宽积,良好的输入、输出匹配。最后,将器件模型带入分布式放大器中,讨论了本征元件值对电路增益的影响,从而验证了所提取的小信号模型参数的正确性。

参考文献:

[1]. 半导体器件分布式模拟系统的设计[D]. 张斌. 湖南大学. 2003

[2]. 英国标准(BS)题录(下)[J]. 佚名. 世界标准信息. 2001

[3]. 半导体器件模拟分析软件设计[D]. 龚磊. 湖南大学. 2002

[4]. CMOS片上ESD保护电路设计研究[D]. 王怡飞. 中国科学技术大学. 2009

[5]. 中国国家标准(2007版)馆藏目录(1-2)[J]. 佚名. 世界标准信息. 2007

[6]. 英国标准(BS)题录(中)(2004年版)[J]. 佚名. 世界标准信息. 2005

[7]. 中国国家标准(2008年版)馆藏目录(叁)[J]. 佚名. 世界标准信息. 2008

[8]. 光载无线系统中的射频光传输及调控技术研究[D]. 孙小强. 北京邮电大学. 2012

[9]. 基于电力电子网络的变流系统研究[D]. 杭丽君. 浙江大学. 2008

[10]. GaAs MESFET分布式放大器设计[D]. 李雪. 华东师范大学. 2010

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半导体器件分布式模拟系统的设计
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