Développement de modèles pour l'évaluation des performances ...

Chapitre V: Evaluation des performances avec des outils de CAO conventionnels.
Pour être utilisable dans le simulateur de circuit conventionnel, la description du régime dynamique doit satisfaire
les contraintes suivantes :
Les capacités doivent être symétriques et réciproques
La conservation de la charge doit être respectée.
Les expressions doivent être continues, ainsi que leurs dérivées.
tel-00820068, version 1 - 3 May 2013
Le modèle de Meyer [Meyer 71] répond à cette problématique en donnant des expressions analytiques assez
simples de chacune des seize capacités intrinsèques du transistor MOSFET [Arora 93]. Cependant, cette approche
ne garantit pas la conservation de la charge [Ward 73] [Yang 83] et les expressions ne sont pas continues entre
tous les régimes. [Mac Andrew 02] propose un modèle de charge et de capacités qui respectent toutes les
contraintes énoncées ci-dessus. Cependant, les équations sont très complexes et difficiles à adapter à notre
modèle de courant (courant et charge doivent être bien corrélés pour assurer les convergences des simulations)
puis à implémenter au sein d’un modèle compact. Dans notre cas, nous avons choisi la méthode de [BSIM] qui
consiste à extraire l’expression de la charge d’inversion de l’expression du courant source-drain. Le régime
dynamique est donc décrit dans ce cas par les trois charges. Dans [BSIM], des expressions de charge de déplétion
et d’accumulation sont ajoutées pour décrire tous les régimes classiques d’une capacité MOS. La charge totale de
grille est alors obtenue par la somme des expressions de charge d’inversion Q inv , d’accumulation Q acc et de
déplétion Q dep (chaque charge nécessite des fonctions de raccord pour assurer la continuité). Les charges de
source et de drain sont ensuite obtenues par la méthode du partage de charge (charge partionning en anglais) :
Eq. V-3
Eq. V-4
Eq. V-5
Eq. V-6
Où α est le coefficient de partage de charge, compris en 0 et 1. L’équation V-3 assure le respect de loi la
conservation de la charge.
Nous allons utiliser notre modèle compact pour de l’évaluation de performances logique et SRAM des
technologies CMOS. Par conséquent, pour le NMOS, nous travaillerons exclusivement avec des tensions positives
(négatives pour le PMOS). On peut donc négliger la charge d’accumulation (V g