Abstraktion des Switching-Trap-Modells für eine leistungsorientierte NBTI-Simulation

Inhalt:
Der Alterungseffekt „Negative Bias Temperature Instability (NBTI)“, der eine Zunahme der Schwellspannungen von Transistoren bewirkt, hat direkte Auswirkung auf das Design integrierter Schaltungen. Um realistische Alterungsvorhersagen in jedem Schritt des Designprozesses verfügbar zu machen, muss die Simulationsdauer bereits vorhandener Modelle jedoch deutlich reduziert werden. Aus diesem Grund wird eine Abstraktion des NBTIModells „Switching-Trap“ vorgestellt. Diese Abstraktion wird als Phasenraummodell bezeichnet und beruht auf der Charakterisierung der Transistoreigenschaften über die Schwellspannungsänderung sowie einen zusätzlichen Parameter, der die Fähigkeit zur Regeneration der Schwellspannung erfasst. Eine Simulation mit dem abstrahierten Modell basiert auf Interpolationen in einem Phasenraum, der durch die Charakterisierungsparameter aufgespannt wird. Die Einträge des Phasenraums müssen hierbei mit dem Switching-Trap-Modell zuvor berechnet werden. Erste Simulationsergebnisse deuten auf eine leichte Überabschätzung der transienten Schwellspannungsänderung und auf eine sehr präzise Simulation der permanenten Schwellspannungsänderung. Die Simulationsdauer des Phasenraummodells ist hierbei sehr gering, so dass eine realistische Alterungsvorhersage einer gesamten integrierten Schaltung in einer sinnvollen Zeitspanne berechnet werden könnte.