Модели элементов строятся на основе специализированных высокоточных СВЧ измерений, приборно-физического и электромагнитного (ЭМ) моделирования.
В НИИ МЭС осуществляется построение моделей активных и пассивных элементов для конкретных технологий изготовления СВЧ ИС:
- приборно-физические и ЭМ модели;
- компактные линейные, нелинейные и шумовые модели (в виде эквивалентных схем – ЭС-модели);
- поведенческие (формальные) модели – в виде нейронных сетей, многомерных аппроксимирующих функций и др. Модели в виде библиотек элементов (PDK) интегрируются в коммерческие САПР для проектирования СВЧ ИС.
На данный момент в НИИ МЭС:
— разработана формализованная методика экстракции параметров нелинейной модели EEHEMT для GaAs и GaN НЕМТ транзисторов (до 68 параметров модели);
— разработана методика создания библиотек элементов (PDK) для автоматизированного проектирования СВЧ ИС и интеграции их в коммерческие САПР;
— созданы библиотеки элементов СВЧ ИС для отечественных гетероструктурных GaAs и GaN технологий изготовления СВЧ ИС;
— разработаны технология и новая конструкция AlGaN/GaN HEMT-транзистора с модулирующим полевым электродом. Оптимизация гетероструктуры на основе элекрофизического моделирования привела к снижению теплового сопротивления, температуры подзатворной области и уменьшению токов утечки. Результат: увеличение коэффициента усиления, выходной мощности, КПД и надежности GaN транзистора. Плотность мощности 4 Вт/мм на частоте 6 ГГц.
Приборное моделирование СВЧ-транзистора
Моделирование распределения плотности тока в канале HEMT и ВАХ: а) исходная гетероструктура; б) оптимизированная
Моделирование температуры подзатворной области для 0,5 мкм GaN HEMT: 1 – исходная структура; 2 — оптимизированная