Gibt es MOS VLSI Process Design Kits (SPICE-Modelle) für kostenlose SPICE-Simulatoren?

Ich möchte einige Proof-of-Concept-Arbeiten im IC-Analog-IC-Design durchführen. Ich weiß, dass es viele kostenlose Schaltungssimulatoren gibt (LTSpce, NgSpice usw.), aber sie sind für die PCB-Simulation gedacht und die meisten arbeiten schlecht, wenn sie versuchen, ernsthaft mit Designs auf Transistorebene zu arbeiten. Ich weiß, dass dies hauptsächlich daran liegt, dass sie mit elementaren (MOS) Gerätemodellen geliefert werden, die die Feinheiten echter Siliziumschaltkreise nicht erfassen können.

Meine Frage ist, ob es einige Open Source Process Design Kits (PDK) gibt, Bibliotheken von SPICE-Modellen, die man mit jedem der kostenlosen Simulatoren (oder PSPICE, da die von Cadence gelieferte OrCad-Light-Version ausreichen würde) verwenden kann. Ich habe an der Uni in Cadence IC Design-Umgebungen gearbeitet und sowohl mit dem AMS 0,35-um-Paket gearbeitet, das eine echte Technologie ist, als auch mit dem GDPK 180, das sie als "allgemeines" PDK zum Herumspielen bereitstellen. Letzteres ist genau das, wonach ich suchen würde. Für dieses Projekt:

  • Ich brauche keine neueste tiefe Submikron-Technologie (keine der SiO / FinFET-Sachen), es kann ehrlich gesagt eine ziemlich alte Technologie sein (wie die oben erwähnte 180-nm-Technologie).

  • Es muss nicht superrobust für Ultrahochfrequenzanwendungen sein, ich beabsichtige keine HF-Anwendungen

  • Es muss in der Lage sein, einen Betrieb mit geringem Stromverbrauch und unterschwelligem Bereich zu bewältigen (weshalb ich hauptsächlich die Frage stelle).

  • Es wäre schön, wenn es mit 100 Knoten gut konvergieren würde. Aus meiner Erfahrung erzeugte PSPICE einige sehr seltsame Ergebnisse (zufälliger Jitter ...) in Schaltkreisen, die mehrere komplexe Komponenten enthielten (dies könnte der Fehler des Simulators, der Fehler des Modells oder mein Fehler sein, schwer zu sagen).

  • Ich würde gerne Gate-Breite und -Länge als Minimum für PMOS- und NMOS-Geräte angeben können, anstatt (vorzugsweise) ein diskretes Modell für jede mögliche W/L-Konfiguration zu haben.

Ich weiß, dass PDKs von Foundries bereitgestellt werden und prozessspezifisch sind. Ich weiß, dass dies oft industrielle Daten sind, die als IP geschützt sind. Ich hoffe nur, dass es für akademische Zwecke Bibliotheken von Modellen gibt, die kein Müll sind und "gut genug" sind, wenn man ernsthaft Schaltkreise in CMOS simulieren möchte.

Vielen Dank für alle Antworten!

Was lässt Sie glauben, dass LTspice und ngspice „für die PCB-Simulation gedacht“ sind und „schlecht abschneiden“? Das ist ein schwerer Vorwurf. Können Sie es unterstützen?
Tatsächlich wurde SPICE speziell für das IC-Design entwickelt.
Ich müsste glauben, dass solche Informationen über MOSIS leicht verfügbar sind .
Ich denke nicht an die SPICE-Programme selbst, sondern an die Ressourcen, die mit ihnen geliefert werden. Beispielsweise stellt LT Benutzern gerne seine IC-Chip-Modelle (Operationsverstärker, Spannungsregler usw.) zur Verfügung, aber dies sind empirische Modelle, die von der Komponentenleistung abgeleitet sind, AFAIK. Diese Programme simulieren keine einzelnen Transistoren, aus denen ihre Produkte bestehen, sondern spezifizieren lediglich die Beziehungen zwischen Spannungen und Strömen an verschiedenen Pins. Die von ihnen bereitgestellten MOS-Modelle sind entweder sehr grundlegende oder empirische Modelle spezifischer Leistungs-MOSFETs.
@OlafSikorski Wenn Sie erwarten, dass SPICE-Modelle im Allgemeinen genaue Darstellungen der Realität sind, werden Sie eine große Enttäuschung erleben.
@ein besorgter Bürger Sind die Modelle, die in CAD-Software wie Cadence oder Synopsys verwendet werden, keine SPICE-Modelle? Verwenden ihre Simulatoren (Spectre und HSPICE) keine SPICE-Modelle? Ich weiß, dass Sie in einer Simulation nicht alles vorhersagen können, aber es gibt einen Unterschied zwischen dem von LTSpice bereitgestellten nmos und dem als Teil eines PDK bereitgestellten nmos. Wie in der Frage erwähnt, benötige ich die Modelle, um den Betrieb von Regionen unter dem Schwellenwert einzuschließen, von denen ich weiß, dass sie in Basismodellen nicht berücksichtigt werden.
@David Tweed MOSIS könnte es tatsächlich sein. Ich bin mir nicht sicher, ob sie mir den Zugang gewähren werden, da ich kein Uni-Student mehr bin, aber ich muss sie kontaktieren. Danke schön!

Antworten (2)

Hallo, es ist schon eine Weile her, aber das sind die Ressourcen, nach denen ich gesucht habe. Danke, hoffentlich hilft diese Antwort jdm auch in Zukunft :)

ngspice und LTSPICE bieten eine große Auswahl an MOS-Modellen, von einfach bis komplex.

ngspice unterstützt die Modellreihen BSIM3 und BSIM4, ähnlich wie Spectre oder HSPICE, für Simulationen bis hinunter zum 22-nm-Knoten. Es wurde getestet und mit (proprietären) PDKs von TSMC oder X-Fab verwendet. ngspice wurde vom Google/SkyWater OpenSource PDK-Projekt als Standardsimulator für die analogen Designs ausgewählt. Schaltungen mit mehr als 15.000 Transistoren wurden erfolgreich simuliert, größere sind ebenfalls möglich.

Ein aktuelles Tutorial-Video Install xschem + xschem_sky130 + skywater-pdk + ngspice on your linux system demonstriert die Integration von ngspice in ein Open-Source-Toolset (XSCHEM) für analoges Design.

Die Links zu ngspice , einige Tipps zur Verwendung von ngspice und SkyWater PDK und zur Designumgebung XSCHEM .

Gibt es MOS VLSI Process Design Kits (SPICE-Modelle) für kostenlose SPICE-Simulatoren?
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