回顾关于MOS-AK 北京器件模型会议可靠性报告的发展

2018年6月14-16日在北京清华举办的MOS-AK 北京器件模型国际会议收到了几篇器件模型可靠性的报告，总体来说，器件模型可靠性虽然属于模型中的小众方向，但是对于特别环境下的电路设计 ，做到Design for Reliablity非常重要，这增加了设计，产品本身的附加价值，同时也让拥有可靠性模型的设计团队，处于细分市场的领先地位，不容易被模仿。下面简单介绍来自于Cogenda, Synopsys, Cadence, SIMIT 的报告前瞻。

1. 3D Simulations of Single-Event Effects in Power MOSFETs : Burn-out, Latch-up and Hardening by Design

功率MOSFET， LDMOS，VDMOS频繁用于太空的载星电子系统，而他们容易可能遭到单粒子烧毁（SEB）和单粒子锁定(SEL) 效应导致失效。

先前的研究都是基于二维模拟进行，导致模拟准确性有限制，由于单粒子效应在非常密集的电子-空穴对的薄轨道上非常局部化，在纵向和所有横向方向上都分散，因此限制在2D中的模拟严重低估了这个现象。报告主要通过3D TCAD来模拟VDMOS的SEB和LDMOS 的SEL现象，获得进一步验证。

这篇报告对于做这个方向的电路设计的工作者，非常好的指导，必须在前期的设计中考虑当前使用模型本身的局限性，通过TCAD仿真和模型的再开发，延伸，让电路中使用的模型更贴切实际。

2. A Novel Method of Total Ionizing Dose Compact Modeling in PD SOI MOSFETs

SOI 是非常热门的一个方向，应用很广泛，随着半导体工艺的进步，小尺寸SOI MOSFET开始应用到航空航天领域，使得器件在使用中面临了深空辐射环境的挑战。本篇报告对部分耗尽型PD-SOI MOSFET，提出了一种新的总电离剂量TID建模方法，开发了一个用于TID模型提取的专用软件TID FIT。为了验证新模型，进行了射线辐照实验，并且在测量和模拟结果之间取得很好的一致性。这篇报告给设计人员提供了很好的工具，让电路设计获得更准确的仿真结果，提高电路性能。

3. Challenges and Solutions in Modeling and Simulation of Device Self-heating, Reliability Aging and Statistical Variability Effects

FinFET和FDSOI是先进的工艺技术节点采用的新的器件创新来继续保持摩尔定律。在这些器件结构中，器件自热效应（SHE）和应力引起的器件可靠性老化效应变得更加突出，并且必须考虑到设计关断的影响。此外，用于高压、高功率汽车应用的BCD工艺还需要器件老化和自热感知的设计和验证，因为ISO26262对汽车相关产品提出的越来越严格的可靠性和安全性要求，所以需要一种有效的基于仿真的失效模式影响分析（FMEA）和失效模式效应和诊断分析（FMEDA）来确定产品的安全水平，并通过系统的方法，把器件老化，自热和统计变异性的影响考虑进去，而传统的紧凑型模型已不再足够，SPICE级电路仿真产品也需要定义和扩展，用以确保越来越复杂的设计和验证要求。

4. A Complete Reliability Solution: Reliability Modeling, Applications, and Integration in Analog Design Environment

报告介绍完整的工业级可靠性解决方案，包括可靠性建模（AGEMOS和AGEMOS2）、可靠性蒙特卡洛分析方法和可靠性模拟设计环境（ADE）集成。AGEMOS是在拥有众多用户和各种各样的反馈下，内容非常丰富。先进的节点有新的可靠性效应，如HCI饱和效应，AGEMOS2是为了解决在FinFET HCI和BTI老化中发现的各种问题, 而且AGEMOS2具有准确的NBTI恢复效应模型 。 随着器件几何尺寸的缩小，必须考虑器件本身的变化，开发出能够考虑器件加工变化和可靠性老化变化的蒙特卡洛方法，并考虑加工与可靠性老化变化的相关性。可靠性蒙特卡洛可以用来验证设计的鲁棒性和良率。可靠性模型和特征集成到Cadence模拟设计环境（ADE）中，为设计者提供了执行各种可靠性仿真和分析的简单方法。目前，所有这些功能都得到了仿真器的支持，为设计者提供更准确的接近产品实际结果的仿真。

随着电子产品应用的广泛，在不同领域，比如汽車、医疗、工业、航天天空及国防应用等产品都会遇到生命週期可靠性的问题，因此，在这个层面，基于半导体厂工艺的模型开发是重中之重，同时如何和EDA厂商合作，获得接近产品实际特性的仿真结果也有很多协同工作要做。有一点可以确认，模型从业人员通过模型二次开发的核心价值来获得独特的设计这个角度去看，相信将来会有很多基于模型扩展基础上的小而美的设计公司创立，因为欧洲已经有很多创新公司值得我们借鉴。

本次MOS-AK北京活动的具体日程安排，可以点击“阅读原文”获得。目前安排20篇演讲报告，其中防辐射，高可靠性模型这块的报告有4篇， III-V族高频微波有7篇， 先进节点有3篇，器件基础原理有2 篇，电路产品应用有2篇，模型，测试平台相关的2篇。

欧盟项目进展：