PSP Model的主要特征有哪些呢？

基于表面電勢(shì)的Compact Model，除了HiSIM之外的另一個(gè)代表便是PSP Model.

眾所周知，PlayStation Portable（PSP）是由索尼電腦娛樂開發(fā)的第七世代掌上游戲機(jī)，與任天堂開發(fā)的第七世代掌上游戲機(jī)任天堂DS競(jìng)爭(zhēng)。PSP有四個(gè)主要的Model，PSP-1000，PSP-2000，PSP-3000和PSP-Go。

PSP Model實(shí)際上是由兩個(gè)模型合并而來，分別是來自Pennsylvania State University開發(fā)的SP模型，和飛利浦半導(dǎo)體（現(xiàn)NXP）開發(fā)的MOS Model 11。之后學(xué)術(shù)界轉(zhuǎn)為支持Arizona State University了，后又轉(zhuǎn)為支持Delft University of Technology，并延續(xù)至今。

PSP Model的主要特征有

? 基于物理的表面勢(shì)模型，模型包括核心（intrinsic）和外圍（Extrinsic）模塊

? 基于物理，并且準(zhǔn)確地描述了反型區(qū)

? 包括了所有相關(guān)的小尺寸效應(yīng)

? 對(duì)HALO implant 建模，包括長(zhǎng)溝道器件

? 遷移率模型考慮庫(kù)侖散射和局域化效應(yīng)

? 非奇異的速度飽和效應(yīng)，可以對(duì)射頻失真進(jìn)行建模，包括互調(diào)效應(yīng)（IM3）

? 完整的Gummel對(duì)稱

? 中間點(diǎn)偏置線性化，可以對(duì)基于比例的電路進(jìn)行精確建模（例如R2R電路）

? 量子修正

? 對(duì)多晶硅耗盡效應(yīng)的修正

? GIDL/GISL 模型

? 基于表面勢(shì)的器件噪聲建模，包括溝道熱噪聲，閃爍噪聲和溝道引入的柵極噪聲。

? 先進(jìn)的結(jié)模型，包括缺陷輔助隧穿，BTBT和雪崩擊穿。

? 應(yīng)力模型

PSP模型中的漏極電流表達(dá)式如下

式中，μ是遷移率，Ec是臨界電場(chǎng)，?ψ 是沿溝道的電勢(shì)差。qeff 是反型層的有效電荷。通過?ψ可以有效地模擬亞閾值特性。

遷移率的表達(dá)式為

遷移率模型同時(shí)考慮了有效電場(chǎng)（分母第二項(xiàng)）和庫(kù)侖散射（分布第三項(xiàng)）的影響。

PSP模型對(duì)于飽和速度的描述如下

對(duì)于速度飽和現(xiàn)象更精確地描述，使得對(duì)于長(zhǎng)溝道器件的建模相有明顯的改進(jìn)（相比于BSIM）

圖：長(zhǎng)溝道MOS器件的建模

下圖是對(duì)一個(gè)0.18微米的器件建模結(jié)果，

圖：0.18微米NMOS建模，PSP與BSIM4.

對(duì)于跨導(dǎo)的增長(zhǎng)，BSIM4模型相比于PSP擬合的更接近實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而到了速度飽和區(qū)，PSP模型顯示出更加準(zhǔn)確的結(jié)果。

對(duì)于輸出電導(dǎo)的建模如下圖所示：

BSIM在Vds=0時(shí)的輸入電導(dǎo)存在突變，這直接導(dǎo)致了輸入電導(dǎo)的導(dǎo)數(shù)（Gd2）存在不連續(xù)。而PSP模型則是連續(xù)的，對(duì)于射頻器件，二階截?cái)帱c(diǎn)（IP2），三階截?cái)帱c(diǎn)（IP3）的建模是非常重要的，其包含了對(duì)信號(hào)失真的描述，PSP模型此時(shí)存在明顯的優(yōu)勢(shì)。

PSP模型對(duì)噪聲的建模也可以達(dá)到滿意的效果，特別是對(duì)熱噪聲的描述，不僅采用了修正后的Klaassen—Prins方法，還加入了感應(yīng)柵極噪聲成分[5]。

由于PSP模型在各方面表現(xiàn)良好，2005年擊敗了HiSIM被CMC選為了第三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的模型[6]（之后HiSIM-HV和HiSIM2也進(jìn)入了CMC標(biāo)準(zhǔn)模型）。

審核編輯：劉清