本發(fā)明屬于器件輻照效應模型的建模技術領域，尤其涉及一種基于IBIS的集成電路總劑量效應建模方法。

背景技術：

目前，為了滿足人們對電子設備小型化和多功能化的要求，印制電路板(PCB)正向高速度、高密度、高集成度方向發(fā)展。當信號速率和元器件密度提高到一定程度時，PCB上的寄生效應會在傳輸信號上引起噪聲和干擾，PCB就不能良好的工作了。這就要求在電子產(chǎn)品開發(fā)的PCB設計階段就必須進行良好的信號完整性仿真設計。仿真時所用的器件模型將直接影響仿真的精度?，F(xiàn)在業(yè)界在進行信號完整性仿真時廣泛使用的器件模型是IBIS模型(一種基于V/I曲線的對I/O緩沖器快速準確建模的方法)，通過分析高速電路板中存在的阻抗匹配問題，利用仿真軟件給出解決信號完整性問題的方法。然而，現(xiàn)有的信號完整性仿真軟件只能給出常規(guī)條件(無輻照條件)下，PCB的信號完整性分析策略，而無法對PCB在總劑量效應情況下的信號完整性問題進行仿真分析?？倓┝啃侵赴雽w器件長期處于輻射環(huán)境下，在絕緣層(主要是氧化層)累積形成氧化物陷阱電荷和界面態(tài)電荷的現(xiàn)象。這種累積效應會引起半導體器件性能退化，包括器件閾值電壓的漂移、遷移率下降、漏電流的增加等。因此在對太空環(huán)境、核爆環(huán)境下的電路進行信號完整性分析時，必須要考慮輻照對電路的信號完整性影響。

綜上所述，現(xiàn)有的信號完整性仿真軟件只能給出常規(guī)條件(無輻照條件)下，PCB的信號完整性分析策略，而無法對PCB在總劑量效應情況下的信號完整性問題進行仿真分析。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于IBIS的集成電路總劑量效應建模方法，旨在解決現(xiàn)有的信號完整性仿真軟件只能給出常規(guī)條件(無輻照條件)下，PCB的信號完整性分析策略，而無法對PCB在總劑量效應情況下的信號完整性問題進行仿真分析的問題。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種基于IBIS的集成電路總劑量效應建模方法，所述基于IBIS的集成電路總劑量效應建模方法是對原始電子器件分別采用不同的目標累積劑量進行輻照，得到不同輻照劑量下器件的受損情況；對經(jīng)過輻照后的器件進行數(shù)據(jù)測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)對經(jīng)過輻照后的原始電子器件分別進行模型提取，構建全部目標累計劑量下電子器件的IBIS模型數(shù)據(jù)庫；在給定輻照總劑量D的情況下，根據(jù)D對構建好的器件模型數(shù)據(jù)庫進行插值操作，獲得該輻照劑量下的VI和VT等插值數(shù)據(jù)，并根據(jù)插值數(shù)據(jù)構建IBIS模型，即該輻照劑量下器件的IBIS總劑量效應模型。

進一步，由獲得的原始電子器件的IBIS模型和得到的經(jīng)過全部目標累積劑量輻照后的電子器件的IBIS模型共同構成與總劑量輻射相關的器件模型數(shù)據(jù)庫。

進一步，可以采用100rad(Si)/s的劑量率進行輻照，進行168小時100℃高溫退火處理，獲得目標劑量下的IBIS模型數(shù)據(jù)文件。

進一步，VT數(shù)據(jù)進行插值具體包括：

對每一個輻照劑量下的IBIS數(shù)據(jù)文件中的VT數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一化操作；即對VT數(shù)據(jù)而言，合并所有IBIS文件中的時間T，并且除去其中重復的時間節(jié)點，最終得出一個統(tǒng)一的時間T的分布；

為VT數(shù)據(jù)提取不同輻照劑量下同一時間節(jié)點T對應的電壓數(shù)據(jù)；

給定輻照劑量D，根據(jù)每一行提供的數(shù)據(jù)進行插值操作，得到在該時間點T下，該輻照劑量D對應的電壓值V。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用所述基于IBIS的集成電路總劑量效應建模方法構建PCB的總劑量效應模型以及一種普適的輻照條件下器件輸入輸出緩沖區(qū)建模的方法。

本發(fā)明提供的基于IBIS的集成電路總劑量效應建模方法，是對輻照條件下的集成電路進行輸入輸出緩沖區(qū)建模的方法，所建立的IBIS輻照效應模型可直接用于輻照條件下PCB的信號完整性問題的仿真分析。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的基于IBIS的器件總劑量效應建模方法流程圖。

圖2是本發(fā)明實施例提供的實施例1的流程圖。

圖3是本發(fā)明實施例提供的IBIS模型數(shù)據(jù)測量示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例提供的IBIS的VT數(shù)據(jù)中T標準統(tǒng)一化的示意圖；

圖中左邊代表不同的輻照劑量對應的ibis模型數(shù)據(jù)文件中VT時間節(jié)點T的分布，右邊代表去除所有IBIS文件中重復時間節(jié)點后形成的統(tǒng)一化的時間節(jié)點分布；這個時間T的分布將作為所有IBIS文件中VT數(shù)據(jù)中的T。

圖5是本發(fā)明實施例提供的IBIS原始VT數(shù)據(jù)根據(jù)統(tǒng)一化后的T進行標準化的示意圖；

圖中左邊代表統(tǒng)一化后的時間T的分布，右邊代表根據(jù)新時間節(jié)點分布對每一個IBIS文件中的電壓數(shù)據(jù)V進行插值得到的新的VT數(shù)據(jù)。其中v’部分代表新插入的值。

圖6是本發(fā)明實施例提供的同一時間T下不同輻照劑量對應電壓V的數(shù)據(jù)表格圖。

圖7是本發(fā)明實施例提供的在給定輻照劑量D后，根據(jù)標準統(tǒng)一化后模型數(shù)據(jù)進行插值的示意圖。

其中d’所在的列代表不同時間點下插入的值。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結合附圖對本發(fā)明的應用原理作詳細的描述。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的基于IBIS的集成電路總劑量效應建模方法包括以下步驟：

S101：選擇市面上某種電子器件或者設計一種電子器件作為原始電子器件；

S102：根據(jù)原始電子器件進行測試獲得原始電子器件的測試數(shù)據(jù)，根據(jù)測試數(shù)據(jù)對原始電子器件進行模型構建，得到原始電子器件的IBIS模型；

S103:對原始電子器件分別采用不同目標累積劑量進行輻照；

S104:對經(jīng)過不同目標累積劑量輻照的原始電子器件分別進行測試得到新的測試數(shù)據(jù)，根據(jù)新的測試數(shù)據(jù)對經(jīng)過輻照后的原始電子器件分別進行模型提取，獲得全部目標累計劑量輻照后的電子器件的IBIS模型；

S105：由獲得的原始電子器件的IBIS模型和得到的經(jīng)過全部目標累積劑量輻照后的電子器件的IBIS模型共同構成與總劑量輻射相關的器件模型數(shù)據(jù)庫；

S106：在給定輻照總劑量D的情況下，根據(jù)D中構建的器件模型數(shù)據(jù)庫進行插值操作，獲得該輻照劑量下的VI和VT數(shù)據(jù)，根據(jù)新的數(shù)據(jù)構建新的IBIS模型，即該輻照劑量下器件的IBIS輻照總劑量模型。

下面結合具體實施例對本發(fā)明的應用原理作進一步的描述。

結合圖2所示流程圖，以非加固晶體管為例，說明本發(fā)明的具體實施過程。

首先為了進行建模，需要選取原始電子器件，原始器件可以是選擇市面上已有的器件，也可以自己設計制造一種電子器件。獲取原始電子器件在未加輻照情況下的原始電子器件的IBIS模型，可以采用SPICE仿真方法或者真實器件直接測量的方法，如圖3所示，測得其IV數(shù)據(jù)、VT數(shù)據(jù)(IV數(shù)據(jù)表示電流電壓關系，包括上拉下拉I/V數(shù)據(jù)以及電源和GND箝位數(shù)據(jù)；VT數(shù)據(jù)表示電壓時間關系，包括上升波形的VT數(shù)據(jù)和下降波形的VT數(shù)據(jù))等，將數(shù)據(jù)錄入IBIS文件，完成模型的創(chuàng)建(對于市面上買到的器件，還可以直接從廠家那里獲取原始器件的IBIS模型)。

建立一個器件的IBIS模型通常需要以下幾個步驟：

(1)進行建立模型前的準備工作。這包括了：決定模型的復雜程度；根據(jù)模型所要表現(xiàn)的內(nèi)容和元件工作的環(huán)境，來確定電壓和溫度范圍以及制程限制等因素；獲取元件相關信息，如電氣特性以及管腳分布；器件的應用信息。

(2)完成了上面的工作后，接下來就是要獲得I-V曲線或上升/下降曲線的數(shù)據(jù)，這可以通過直接測量或是仿真得到。

(3)將得到的數(shù)據(jù)寫入IBIS模型。不同的數(shù)據(jù)在各自相應的關鍵字后列出，要注意滿足IBIS的語法要求。

(4)初步建立了模型后，應當用s2iplt等工具來查看以圖形方式表現(xiàn)的V/I曲線，并檢查模型的語法是否正確。如果模型是通過仿真得到的，應當分別用IBIS模型和最初的晶體管級模型進行仿真，比較其結果，以檢驗模型的正確性。

(5)得到了實際的器件后，或者如果模型是由測量得到的，要對模型的輸出波形和測量的波形進行比較。

為了獲得經(jīng)過一定累積劑量輻照后的器件模型，需要對原始器件進行目標累積劑量的輻照。對器件進行總劑量輻照的目的是用模擬試驗的方式預估應用環(huán)境下輻照對器件的影響，對于不同的應用，器件經(jīng)受的總劑量輻射的劑量是不同的。對于空間應用環(huán)境，器件在軌周期所經(jīng)歷輻射的累積劑量在10krad(Si)到1000krad(Si)的范圍內(nèi)。而空間環(huán)境下的輻射劑量率(即單位時間的輻射劑量)是很低的(遠小于1rad(Si)/s)，如果在如此低的劑量率下進行輻照試驗，需要大量的實驗時間，是人力物力很難承受的。由于在較高的劑量率下進行輻照，然后進行退火的結果與直接在低劑量率下進行輻照的結果很接近，因此通常輻照試驗都是在較高的劑量率下進行的。例如在實際試驗中，可以采用100rad(Si)/s的劑量率進行輻照，然后進行168小時100℃高溫退火的方式?，F(xiàn)在假設應用環(huán)境為某空間衛(wèi)星軌道，在試驗中可以選擇目標累積劑量：10krad(Si)、30krad(Si)、60krad(Si)、100krad(Si)、300krad(Si)、600krad(Si)、1000krad(Si)(目標累積劑量的選取需要根據(jù)實際應用環(huán)境進行動態(tài)調整，以期能夠均勻的分布于整個輻照劑量范圍內(nèi))?？臻g應用環(huán)境中輻射的劑量率很低(遠小于1rad(Si)/s)，而低劑量率下的輻照速度很慢，為達到上述選取的目標累積劑量需要很長時間，這里以100krad(Si)的總劑量為例，采用100rad(Si)/s的劑量率進行輻照，然后進行168小時100℃高溫退火處理。對于經(jīng)過輻照處理達到目標總劑量后的器件進行與如前所述相同的數(shù)據(jù)測量操作，并構建新的IBIS輻照模型文件，這樣就獲得了該器件在目標劑量為100krad(Si)下的IBIS模型數(shù)據(jù)文件。采用與上述相同的方法，可以獲得其他6個目標劑量下的IBIS模型數(shù)據(jù)文件。至此，結合該器件的原始IBIS模型數(shù)據(jù)文件，就建立起了該器件在0krad(Si)～1000krad(Si)輻照劑量下的IBIS模型數(shù)據(jù)庫。

有了IBIS模型數(shù)據(jù)庫后，就可以給定某一關心的目標總劑量(在本例中目標劑量的范圍是0krad(Si)～1000krad(Si))，然后利用插值的方法得到該總劑量下器件的IBIS輻照效應模型。下面具體介紹對VT數(shù)據(jù)進行插值的過程：

(1)統(tǒng)一數(shù)據(jù)的分布：對每一個輻照劑量下的IBIS數(shù)據(jù)文件中的VT數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一化操作，即對VT數(shù)據(jù)而言，合并所有IBIS文件中的時間T，并且除去其中重復的時間節(jié)點，最終得出一個統(tǒng)一的時間T的分布，如圖4所示，然后用插值的方法為每一個IBIS文件補齊缺失的時間對應的電壓，結果如圖5所示。

(2)為VT數(shù)據(jù)提取不同輻照劑量下同一時間節(jié)點T對應的電壓數(shù)據(jù)，形成如圖6所示的數(shù)據(jù)表格。在該數(shù)據(jù)表格中，每一行代表同一時間點T下不同輻照劑量對應的電壓值V。

(3)給定輻照劑量D，根據(jù)步驟(2)中的每一行提供的數(shù)據(jù)進行插值操作，得到在該時間點T下，該輻照劑量D對應的電壓值V，用相同的插值方法為剩余的其他時間節(jié)點進行插值，插值后的結果如圖7所示。

對于VI數(shù)據(jù)的插值過程亦有相同的數(shù)據(jù)操作，由于Pulldown和Pullup數(shù)據(jù)的電壓掃描范圍不同，因此在統(tǒng)一電壓分配及之后的插值過程時，需分開操作。

在插值獲取輻照劑量D對應的VT和VI數(shù)據(jù)之后，利用這些數(shù)據(jù)構造給定輻照劑量下的IBIS輻照效應模型，至此IBIS輻照總劑量模型構造完畢(對于模型中的其他值，可以認為在不同的輻照劑量下是固定不變的，因此可直接用于構造IBIS輻照效應模型)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。