根据PDK仿真得到MOSEFET的手算参数（K,Vth）

做电路不能做spice monkey，也就是在仿真前就应该能预测结果，也就是在仿真能手算出大致的曲线，但是PDK根本不提供手算的参数，因为现在代工厂提供的PDK大多采用的是BSIM3V3模型，其中的参数是很多且复杂的。因此，从PDK中估计出手算参数是迈出不做spice monkey的第一步。

本次以tsmc 0.18为例，估算出nmos2和pmos2的手算参数，首先要明白手算参数包括那些，MOSEFET的公式是

因此K, lamda, Vth就是需要的手算参数。

方法一：根据model文件中参数估算

K' = μCox，Cox= ε/tox，其中ε是SiO2的介电常数 ε=εox*ε0=3.9*8.854e-14F/cm=3.46e-11F/m。然后从tsmc 0.18/model/spectre/rf018.scs文件中分别找到nch和pch的u0,tox,vth0。

tox(nch)~=4e-9m tox(pch)~=4-9m,

un~=0.045m^2/v-s,up~=0.01m^2/v-s

Vthn=0.2699V,Vthp=0.43V

所以 K'n=un*Cox=0.5*0.045*3.46e-11/4e-9=389.2uA/V

K'p=0.01*3.46e-11/4e-9=86.5uA/V

方法二：根据仿真结果计算

简化的MOS在饱和区Id公式如下，忽略了沟道调制效应，即lambda，这个对结果影响不大。假设Vth是个常数，那么Id1和Id2如下：

所以，对二极管接法nMOS 或 pMOS的扫描其Id，那得到的Id-Vgs是一条近似直线，在直线上选择两点并代入到上面的公式就能计算出K (也就是UpcoxW/L)，然后将K和VGS，Id回代到Id1公式中算出Vth。
（1）pMOS 参数提取

电路如下

理想电流源Idc从50μA 到250μA扫描，结果如下，取了两点用于计算（100u,832m）（200u,532m）

在matlab中输入下面的代码计算：

Id1 = 100*10^-6;

Id2 = 200*10^-6;

Vgs1 = 1.8-0.832;

Vgs2 = 1.8-0.586;

K =((sqrt(Id1)-sqrt(Id2))/(Vgs1-Vgs2))^2;

Upcox = 2*K*0.18/2

Vt_a =Vgs1-sqrt(Id1/K)

Vt_b =Vgs2-sqrt(Id2/K)

计算结果：

K'=51uA/V，Vth=0.37V

（2）nMOS 参数提取

用相同电路仿真得到Vn曲线，取两点（100u,708m）（200u,825m）

计算结果

K'=225uA/V，Vth=0.43V

两种方法得到的K'和Vth还是有些区别的，主要还是要看计算结果与仿真结果的吻合度。大致验证表明，用方法二得到的手算参数计算的结果和仿真结果更为接近。

关注微信号eetop-1，回复关键词spice，阅读相关文章
spice01 : SPICE简史（1)
spice02 : SPICE简史（2)-SPICE2和SPICE3
spice03 : SPICE简史（3)-SPICE中器件模型的演变
spice04 : SPICE简史（4)-商业SPICE的演变
spice05 : SPICE简史（5)-SPICE的变异与进化

关注微信号eetop-1，回复关键词fab，阅读相关文章
Design与FAB的桥梁1-《SPICE Model》
Design与FAB的桥梁2-《SPICE Model》

关注微信号eetop-1，回复以下关键词，阅读相关文章

icsj01 : IC设计完整流程及工具简述

icsj02 : 说说芯片设计这点事

icsj03 : 关于IC设计的想法

icsj04 : 数字IC设计的完整流程(非常详细！）

mn01 : 模拟数字产品开发流程

mn06 : 模拟设计的100条圣经

mn07 : 模拟电路学习入门的建议

mn08 : 模拟IC流片经验分享