[發明專利]一種基于歷史信息的半導體納米器件快速仿真方法

在審

• 申請號: 201410321664.8
• 申請日: 2014-07-07
• 公開（公告）號: CN104077453A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 王豪;何進;胡月;陳文新;杜彩霞
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 深圳市惠邦知識產權代理事務所 44271
• 代理人: 滿群

技術領域

本發明涉及集成電路測試和設計技術領域，具體涉及一種基于歷史信息的半導體納米器件快速仿真方法。

背景技術

近年來，隨著半導體器件尺寸的不斷縮小，器件進入納米尺度，利用計算機對器件進行仿真，是研究器件結構，改善器件性能的重要手段。對納米器件的仿真，隨著尺度的縮小，對精度要求越來越高。在器件三維仿真時，假定每個方向100個格點，就需要求解100*100*100個未知數的方程，帶來了運算的復雜度。對半導體器件進行仿真，需要同時求解電勢方程和載流子輸運方程。其中在電勢方程中，電勢是載流子密度的函數，在載流子輸運方程中，載流子密度是電勢的函數，這兩個方程相互耦合，形成非線性的方程組，對這樣的非線性方程組進行求解，需要對兩個方程進行迭代。每進行一次迭代，就需要求解兩個輸運方程各一次，耗費大量的機時。

傳統方法是：在半導體器件的電子設計自動化中，需要求解相互耦合的電勢方程和載流子輸運方程。把兩個相互耦合的方程看作一個黑盒子，設其第第i次迭代的輸入量為輸出量為等輸入量與輸出量之間的差小于一個預定的判定標準ε時，即時，認為兩個方程通過迭代達到了自洽。求解這一問題的關鍵就是如何選取下一次(第i+1次)迭代的輸入量使得方程盡快收斂。一般的方法是通過松弛法進行迭代，即通過一個松弛因子α獲得下一次的輸入量的，即

Vi+1in=(1-α)Viin+αViout=Viin+α(Viout-Viin)]]>

這種方法的局限是對α比較依賴，如果α過大，容易導致不收斂，如果α過小，則需要較多的迭代次數，收斂速度過慢。這種方法下一次(第i+1次)迭代的輸入量，只與第i次的輸入和輸出相關，之前的歷史迭代信息則被忽略了。

上述傳統方法在進行迭代時，一般的方法是基于上一次計算的結果，而不計入歷史信息，我們的研究發現，歷史迭代信息可以用于加速迭代。因此，我們引入了一種減少迭代次數，加快收斂速度的計算方法，對半導體器件的電子設計自動化具有積極作用。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是，如何提供一種基于歷史信息的半導體納米器件快速仿真方法，能減少迭代次數，從而加快收斂速度，對半導體器件的電子設計自動化具有積極作用。

本發明的上述技術問題這樣解決：構建一種基于歷史信息的半導體納米器件快速仿真方法，其特征在于，該仿真方法在對求解電勢方程和載流子輸運方程進行迭代運算時包括以下步驟：

利用歷史迭代信息：記錄保存最近的M次迭代的輸入輸出歷史信息和以及本次輸入輸出信息和組成輸入矢量空間和輸出矢量空間其中：Vⁱⁿ表示輸入電壓，V^out表示輸出電壓，i是當前迭代次數，M是自然數；

利用線性方程x＝A^-1b求取加權系數其中：A為M×M維的矩陣，A_nm＝(d_i-d_i-n,d_i-d_i-m)；b和x都是M×1維矢量，m，n都是1至M的自然數；余量