基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的微波射頻MOSFET器件建模.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，射頻集成電路在其中扮演越來越重要的角色。CMOS工藝已經(jīng)成為制作可靠的射頻電路最合適的工藝之一，CMOS工藝的不斷進(jìn)步已經(jīng)使MOSFET器件具有良好的微波射頻性能。相對(duì)比其它工藝，CMOS工藝還具有制造工藝成熟、成本低、功耗低、集成度高、模擬/數(shù)字兼容性好和按比例縮放特性一致等優(yōu)勢(shì)。為了確保所需頻段的電路性能和縮短研制時(shí)間，器件模型是一個(gè)非常關(guān)鍵的因素。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為一種非傳統(tǒng)建模方法已經(jīng)廣泛用于射頻/微波計(jì)算

2、機(jī)輔助設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)建模方法中的數(shù)值建模方法通常計(jì)算非常耗時(shí)；而分析方法在表征新的器件時(shí)存在較大的困難；經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谶m用器件范圍和模型精度都是有限的。相對(duì)比上述傳統(tǒng)建模方法而言，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法是可供選擇的有效方法，而且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法比傳統(tǒng)建模方法更能適應(yīng)新器件模型的開發(fā)。本論文的主要目的就是研究基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的MOSFET器件建模，主要內(nèi)容包括：
　　 MOSFET器件表征及主要建模方法匯總。研究了MOSFET器件結(jié)構(gòu)及其工作原理、

3、MOSFET器件的高頻特性及其表征?？偨Y(jié)了各種MOSFET器件建模方法，重點(diǎn)分析了各種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的器件建模方法。
　　 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的MOSFET器件小信號(hào)建模技術(shù)研究。研究了MOSFET器件的測(cè)試結(jié)構(gòu)及去嵌方法、小信號(hào)等效電路模型及參數(shù)提取方法。利用直接參數(shù)提取方法提取小信號(hào)模型參數(shù)并優(yōu)化，建立了偏置相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。提出一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-空間映射技術(shù)的MOSFET偏置相關(guān)的小信號(hào)建模方法，利用所提出的方法對(duì)130納米工藝MO

4、SFET器件進(jìn)行小信號(hào)建模，在頻率100MHz-40GHz范圍內(nèi)，模擬結(jié)果和測(cè)量結(jié)果吻合很好。
　　 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的MOSFET器件直流建模技術(shù)研究。提出了兩種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò).空間映射技術(shù)的MOSFET直流特性建模的方法：第一種方法利用傳統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò).空間映射技術(shù)對(duì)直流特性建模也稱之為Neuro-SM模型；第二種方法是將傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-空間映射技術(shù)與先驗(yàn)知識(shí)注入及源差分法結(jié)合起來也稱之為NSM-PKI-D模型。推導(dǎo)了上述兩種方法中M

5、OSFET器件跨導(dǎo)和漏導(dǎo)的公式。漏電流特性、跨導(dǎo)和漏導(dǎo)的模擬和測(cè)量結(jié)果比較證明了我們模型的有效性。
　　 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的MOSFET器件大信號(hào)建模技術(shù)研究。提出了一種將等效電路和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-空間映射建模技術(shù)相結(jié)合的MOSFET大信號(hào)建模方法，該方法不僅保持了模型各部分的物理含義，而且結(jié)合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-空間映射建模技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。為了解決DC/AC色散問題，兩個(gè)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-空間映射的Neuro-SM模型分別用來模擬在直流和射頻不同情況下