在本博客系列我們將介紹寬禁帶生態(tài)系統(tǒng)和顛覆性的仿真建模。

寬禁帶材料使我們能夠跨越目前基于硅的技術(shù)。它們的帶隙大，導(dǎo)致介電擊穿更高，使導(dǎo)通電阻 (RSP) 更低。較高的電子飽和速度使高頻設(shè)計(jì)和工作成為可能。較低的漏電流和較好的熱導(dǎo)率有利于在高溫下的工作。

安森美半導(dǎo)體提供一個(gè)重點(diǎn)圍繞寬禁帶方案的獨(dú)一無二的生態(tài)系統(tǒng)，從提高強(qiáng)固性和速度的 SiC 二極管、SiC MOSFET，一直到 SiC MOSFET 的高端 IC 門極驅(qū)動(dòng)器。除了硬件，我們還提供物理 SPICE 模型，幫助設(shè)計(jì)人員在仿真中實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用性能而無需昂貴的測(cè)量周期。

我們的預(yù)測(cè)性離散建模支持系統(tǒng)級(jí)仿真，從而優(yōu)化系統(tǒng)級(jí)品質(zhì)因數(shù)如能效，而不僅僅是器件級(jí)的品質(zhì)因數(shù)如 RDS (ON)。此外，設(shè)計(jì)人員還可有信心仿真數(shù)據(jù)表中未涵蓋的工作條件，如開關(guān)應(yīng)用中的不同溫度、總線電壓、負(fù)載電流和輸入門極電阻等。

為實(shí)現(xiàn)這一切，模型必須是基于物理的、直觀的、預(yù)測(cè)的，最重要的是準(zhǔn)確的。

在 IC 行業(yè)，追溯至幾十年前，支持 CAD 設(shè)計(jì)的環(huán)境采用 SPICE 模型已對(duì)于 IC 設(shè)計(jì)人員準(zhǔn)確預(yù)測(cè)電路性能、縮短制造周期具有重要意義。直至今日，電力電子 CAD 環(huán)境遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于 IC 行業(yè)，部分原因是缺乏可靠的 SPICE 模型。電力電子器件模型基于簡(jiǎn)單的子電路和復(fù)雜的非物理行為的模型，最終仿真的可靠性不高。

簡(jiǎn)單的子電路太初級(jí)，無法充分捕獲所有器件的性能。在圖1中，我們展示了一個(gè) CRSS 圖，將一個(gè)典型的簡(jiǎn)單模型 (藍(lán)色) 與我們更先進(jìn)的物理模型 (綠色) 和測(cè)量數(shù)據(jù) (紅色) 進(jìn)行比較。顯然，您可看到簡(jiǎn)單的模型沒有捕獲到非線性電容效應(yīng)，最終導(dǎo)致了不準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)開關(guān)仿真。

眾所周知，更為精確、復(fù)雜行為的模型會(huì)導(dǎo)致收斂問題。此外，此類模型通常由專用的仿真器行為語(yǔ)言 (如 MAST?) 編寫，因此不能跨多個(gè)仿真器平臺(tái)進(jìn)行移植。

一般而言，電力電子模型顯然不是基于工藝技術(shù)和布板的，也不是基于芯片布局的可擴(kuò)展性。

通過我們的物理可擴(kuò)展模型，我們開發(fā)了一個(gè)適用于整個(gè)技術(shù)平臺(tái)的模型。也就是說，它不是一個(gè)由經(jīng)驗(yàn)擬合參數(shù)填充的單個(gè)模型庫(kù)，最終的曲線適合每一產(chǎn)品。通過我們的芯片擴(kuò)展，我們可在一種技術(shù)內(nèi)快速衍生，只需輸入給定產(chǎn)品的芯片布局參數(shù)。

在下一個(gè)層次，模型中基于物理工藝的相關(guān)性使我們能夠預(yù)測(cè)新的虛擬技術(shù)變化的影響。顯然，早期設(shè)計(jì)有助于從應(yīng)用角度推動(dòng)技術(shù)需求，并加快上市時(shí)間。一方面，工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)工程師使用限定的元器件仿真，也稱之為 TCAD。另一方面，應(yīng)用級(jí)和系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)人員使用基于 SPICE 的仿真環(huán)境。基于工藝參數(shù)的 SPICE 模型有助于將這兩方面結(jié)合起來。