第五章 寄生参数
寄生参数提取 starrc流程
寄生参数提取 starrc流程英文回答：## Parasitic Parameter Extraction (StarRC Flow)。
Introduction.Parasitic parameters are key factors influencing the accuracy and efficiency of modern integrated circuit (IC) designs. These parameters account for the unwantedelectrical effects caused by the physical layout of transistors and interconnects, and their accurateextraction is crucial for predicting circuit performance and reliability.StarRC is a widely used commercial tool for parasitic parameter extraction. It employs a full-wave electromagnetic field solver to compute the resistance, capacitance, and inductance of various structures within an IC layout. This approach provides highly accurate resultsbut can be computationally intensive for large and complex designs.StarRC Extraction Flow.The StarRC parasitic parameter extraction flowtypically involves the following steps:1. Layout Preparation: The IC layout is prepared by flattening the layers and removing unnecessary details.2. Mesh Generation: A mesh is generated over the layout to define the geometry for electromagnetic field simulations.3. Electromagnetic Field Simulation: The full-wave solver in StarRC is employed to compute the electromagnetic fields and extract the parasitic parameters.4. Post-Processing: The extracted parasitic parameters are post-processed to remove unwanted effects and improve the accuracy of the extraction.Applications of Parasitic Parameter Extraction.The parasitic parameters extracted using StarRC can be utilized in various applications, including:Circuit simulation: Parasitic parameters can be incorporated into circuit simulators to predict circuit behavior under different operating conditions.Timing analysis: Parasitic parameters impact circuit delays and timing characteristics, and their accurate extraction is essential for accurate timing analysis.Electrostatic discharge (ESD) analysis: Parasitic parameters influence the ESD susceptibility of ICs, and their extraction is crucial for ESD protection design.Power integrity analysis: Parasitic parameters affect power distribution networks and can lead to power supply noise and voltage drop issues, which can be mitigated by considering these parameters in power integrity analysis.Benefits of Using StarRC.StarRC offers several advantages for parasitic parameter extraction:Accuracy: StarRC employs a full-wave electromagnetic field solver, which provides highly accurate results.Scalability: StarRC can handle large and complex designs with millions of transistors and billions of interconnects.Efficiency: StarRC utilizes advanced algorithms and parallelization techniques to optimize the extraction process.User-Friendliness: StarRC provides a user-friendly interface and comprehensive documentation to facilitate its usage.Conclusion.Parasitic parameter extraction is critical for modern IC design. StarRC offers a robust and accurate solution for extracting these parameters, enabling designers to better predict circuit performance, improve reliability, and mitigate design risks.中文回答：## 寄生参数提取（StarRC 流程）。
寄生参数的影响和解决方案
版图设计中的寄生参数分析深圳中兴集成电路设计有限公司金善子1．引言正如我们了解的，工艺层是芯片设计的重要组成部分。
一层金属搭在另一层金属上面，一个晶体管靠近另一个晶体管放置，而且这些晶体管全部都是在衬底上制作的。
只要在工艺制造中引入了两种不同的工艺层，就会产生相应的寄生器件，这些寄生器件广泛地分布在芯片各处，更糟糕的是我们无法摆脱它们。
寄生器件是我们非常不希望出现的，它会降低电路的速度，改变频率响应或者一些意想不到的事情发生。
既然寄生是无法避免的，那么电路设计者就要充分将这些因素考虑进去，尽量留一些余量以便把寄生参数带来的影响降至最低。
2．寄生参数的种类寄生参数主要包括了电容寄生、电阻寄生，和电感寄生。
2．1 寄生电容图1所呈现的是在不同金属层之间以及它们与衬底之间产生的电容情况：图(1) 无处不在的寄生电容由上图我们可以看到寄生电容无处不在。
不过需要了解的是即使寄生电容很多，但是如果你的电路设计对电容不十分敏感的时候，我们完全可以忽略它们。
但当电路的设计要求芯片速度很快的时候，或者频率很高时，这些寄生的电容就显得格外重要了。
一般来说，在一个模拟电路中，只要频率超过20MHz 以上，就必须对它们给予注意，否则，它有可能会毁掉你的整个芯片。
减少寄生电容可以从以下几个方面入手：(1)导线长度如果你被告知某个区域的寄生参数要小，最直接有效的方法就是尽量减小导线长度，因为导线长度小的话，与它相互作用而产生的电容例如金属或者衬底层的电容就会相应地减小，这个道理显而易见。
(2)金属层的选择另一种解决的办法则是你的金属层选择。
起主要作用的电容通常是导线与衬底之间的电容，图2则说明了衬底电容对芯片的影响。
Noisy Quiet图(2) 衬底电容产生的噪声影响如上所示，电路1和电路2都对地产生了一个衬底电容，衬底本身又有一个寄生电阻，这样一来电路1的噪声就通过衬底耦合到电路2上面，这是我们不希望看到的。
因此我们改变一下金属层，通常情况下，最高金属层所形成的电容总是最小的。
寄生参数素材课件
目录 Contents
• 寄生参数概述 • 寄生电阻 • 寄生电容 • 寄生电感 • 寄生参数提取技术 • 寄生参数在电路设计中应用案例
01
寄生参数概述
定义与分类
定义
在电子电路中，除元件本身的电 阻、电容和电感等基本参数外， 还存在一些附加参数，称为寄生 参数。
分类
主要包括寄生电阻、寄生电容和 寄生电感等。
降低电路效率
寄生电感可能增加电路中的无功功率，降低电路 的工作效率。
减小寄生电感方法
1 2
优化布线
合理布局导线，减小导线长度和回路面积，降低 寄生电感。
使用低电感元件
选择引脚电感较小的电子元件，降低寄生电感的 影响。
3
采用多层板结构
利用多层板结构，将电源线和地线分别布置在不 同层，减小互感。
05
提高接触质量
优化导体之间的接触质量 ，如采用镀金、镀银等工 艺，降低接触电阻。
优化焊接工艺
改进元器件引脚的焊接工 艺，确保焊接质量良好， 降低引脚电阻。
03
寄生电容
寄生电容产生原因
导线之间电容
由于导线之间存在电场，导线之间会形成电容，即导线间寄生电 容。
元件引脚与地之间电容
元件引脚与地之间存在电场，形成引脚与地之间的寄生电容。
寄生参数影响
01
02
03
04
信号完整性
寄生参数可能导致信号失真、 衰减和噪声增加，影响信号完
整性。
电源完整性
寄生参数可能引起电源波动、 纹波和噪声，影响电源完整性
。
电磁兼容性
寄生参数可能产生电磁干扰（ EMI）和电磁兼容性（EMC）
问题。
电路性能
高频小信号谐振放大器实验总结(第五组)
高频小信号谐振放大器（总结）高频小信号谐振放大器=高频+小信号+谐振+放大；高频：由于高频频率高波长短，不同于低频，所以在线路中会存在反射、串扰；以及整块电路板的寄生参数的影响会导致效果会一点也出不来。
因为此次的频率在6M频率不算很高，总结一些解决方法：①反射：器件之间的连线要短，最好是直接相连，背面焊接不要出现就90°转折。
②串扰：级与级之间的地线处理好，最好是单点供地，并且地线要是所有传输线中最粗的一根，信号线不要裸露的从地线上方走过。
③寄生参数：是个不好处理的参数，但是可以通过输出的波形分析出，然后实施相应方法避免或解决，如布线不要有平行线，减小接入系数可以减小晶体管极间电容的影响。
注：自制扼流线圈或电感在绕制好后需用绝缘胶布固定，防止其因线圈变动影响稳定性。
小信号：小信号的输入大小影响晶体管的基极偏置，但是不能太小，因为学校的数字合成信号发生器在输出小于10mv的时候会有寄生波纹输出，在示波器上显示的可能是几百Hz属于低频信号，但是此时的信号仍然是高频信号，出现这种现象是因为示波器导致的视觉误差。
因为这种波纹的存在导致输出的波形上下浮动，很容易认为是电路的寄生振荡。
解决方法是提高小信号的输出幅度，一般在100mv时寄生波纹很小。
（注：有的数字合成信号发生器输出没有寄生波纹）谐振：涉及到输出的中心频率和带宽，如图：电容和电感可由计算可得，而这个电位器的作用是在输出带宽窄的情况下，调节电位器，减小其接入阻值，可以增加带宽。
放大：此次的核心是放大，其他的工作做的再好，不放大就是做无用功，只有放大了，再出现问题就好解决。
出现不放大的情况有以下几种：①输出增益为负值②增益不够高③输出波形失真，如图：解决方法：①静态工作点没有设置好，基极偏置跟低频不一样，经验值为+5V左右；②增益不够高很大程度上是因为晶体管的截止频率不够（静态工作点合理），可以尝试换截止频率高的晶体管，如9018 的截止频率为1G，足够放大。
finfet单元结构的寄生参数提取
finfet单元结构的寄生参数提取FinFET（Fin Field-Effect Transistor）是一种三维晶体管结构，其带来了新的寄生参数，需要进行提取和建模。
寄生参数是指在电路元件中存在且具有一定影响的电阻、电容和电感等参数。
对于FinFET单元结构，其中的寄生参数包括通道电阻、接触电阻、源/漏接触电阻、栅氧电容、外延电阻等，下面将对这些寄生参数进行详细的提取方法进行介绍。
首先，通道电阻是FinFET单元结构中的一个重要寄生参数。
它影响了传输特性和输出特性的性能。
常用的提取方法是基于建模和测量的结合。
在建模方面，可以使用二维有限元方法或二维瞬态电流导数方法进行计算模拟。
而在测量方面，可以通过量测终端I-V曲线和直流注入方法进行实验测量。
通过这些方法可以获得通道电阻的数值和变化规律。
其次，接触电阻是FinFET单元结构中的另一个重要寄生参数。
它影响了信号传输的稳定性和速度。
接触电阻的提取方法可以分为电学方法和物理方法两种。
电学方法主要通过测量接触电阻的电流-电压关系，如线性插值法或基于界面Hamiltonian的方法。
而物理方法主要通过X射线能谱学和原子力显微镜技术等手段进行非接触测量。
这些方法可以获得接触电阻的数值和分布情况。
此外，源/漏接触电阻也是需要提取的寄生参数之一。
它对FinFET 单元结构的低电压操作和快速开关速度具有重要影响。
提取方法主要是通过测量晶体管结构的源/漏接触电压和电流关系，获取接触电阻的数值和特性。
栅氧电容是FinFET单元结构中的一个重要寄生参数。
它在FinFET 单元结构的小尺寸和高频操作中起到关键作用。
常用的提取方法包括基于测量和建模的方法。
测量方法主要通过C-V（电容-电压）曲线测量、电流充放技术和频率响应技术进行实验测量。
而建模方法可以通过有限元分析和开路时域反射法进行计算模拟。
这些方法可以获得栅氧电容的数值和变化规律。
最后，外延电阻是寄生参数中的一个重要因素。
第6章---寄生参数
parameter
cutoff
linear
saturation
Cgb C0= Cox*WL Cgs 0 Cgd 0 Cg= Cgb+ Cgs+ Cgd C0
0 C0/2 C0/2 C0
寄生电容
由于尺寸很小，因此这些寄生参数的值也很小。 对于对电容不敏感的电路，不必担心； 不管是CMOS还是双极型，只要涉及高频，寄生会成为问题。Leabharlann 忽略寄生参数会毁掉你的芯片。
导线尽可能短 减少寄生电容的方法： 采用电容最低的金属层 绕过电路走线
寄生电容
减少寄生电容的方法 - 选择金属层
起主要作用的电容通常是导线与衬底间的电容。 如下图，寄生参数可以把电路1的噪声通过衬底耦合到电路2，所 以要设法使所有的噪声都远离衬底。
寄生电阻
为了降低寄生电阻,就需要确保使用最厚的金属层。正如我们了解 的, 一般情况下, 最厚的金属线具有最低的方块电阻。 如果遇到 相同的金属层厚度,也可以将这几条金属重叠形成并联结构,大大 降低了电阻。 因此, 并联布线是降低大电流路径电阻的有效方法, 而且还能节省一定的面积。
寄生电感
当电路是在一个真正的高频的情况下工作时, 导线也开始存在了 电感效应。 解决寄生电感的方法就是试着去模拟它, 把它当成电 路中的一部分。 首先需要尽早的完成布局,好让电路设计者较早的看到导线究竟能 有多长,然后估计出可能引起的电感。版图设计过程中尤其注意不 要因为电感耦合而影响其它部分。
寄生电容
减少寄生电容的方法 - 选择金属层
llc谐振电感和寄生参数震荡
一、概述在电子电路中，谐振电路是一种常见的重要组成部分。
谐振电路具有对特定频率的信号具有放大作用的特点，在无线电通信、射频信号处理、切换电源等领域应用广泛。
谐振电路包括谐振电感和寄生参数震荡两种类型，本文将对这两种谐振电路进行深入探讨。
二、谐振电感1. 概念谐振电感是指在谐振电路中起到储能和调节电流的作用的电感元件。
谐振电感通常采用线圈的形式，其具有选择性放大特定频率信号的特点。
在谐振电路中，谐振电感可以使电路在特定频率下形成谐振现象，从而实现对特定频率信号的放大。
2. 特性谐振电感的特性包括自感和互感。
自感指的是电感元件产生的自感应电动势，即线圈本身所产生的感应电压。
而互感则是指在多圈线圈之间互相感应的电动势。
在谐振电路中，自感和互感的存在使得谐振电感具有对特定频率信号的放大和滤波作用。
三、寄生参数震荡1. 概念寄生参数震荡是指在电路中由于元件本身的不完美性或者布线方式所导致的一种非预期的自激振荡现象。
在谐振电路中，由于元件之间的电容、电感、电阻等参数，加上布线形式和接地方式等因素，可能会出现寄生参数震荡的情况。
2. 原因寄生参数震荡通常是由于元件本身的不完美性引起的。
电容元件的内部电阻、电感元件的漏电感、电阻元件的电感等，都可能会导致电路中出现一定的寄生参数。
布线方式、接地方式等也会对电路的稳定性产生影响，从而引起寄生参数震荡。
四、谐振电感与寄生参数震荡的区别和通联1. 区别谐振电感是一种被设计用于特定频率信号放大的元件，具有正常工作状态下对特定频率信号的响应特性。
而寄生参数震荡是一种非预期的自激振荡现象，通常是由于元件本身的不完美性或者电路的布线方式等因素所引起的。
2. 通联谐振电感和寄生参数震荡都与电路中的参数相关。
在谐振电路中，如果元件本身存在不完美性或者电路设计不合理，也可能会导致寄生参数震荡的发生。
谐振电感与寄生参数震荡在某种程度上具有关联性。
五、如何应对谐振电感和寄生参数震荡1. 对谐振电感的处理在设计谐振电路时，应当考虑到电感元件的自感和互感特性，合理选择电感元件的参数并保证其质量稳定性。
寄生参数对基于常通型SiC JFET器件的中压直流固态断路器过电压的影响及抑制方法
寄生参数对基于常通型SiC JFET器件的中压直流固态断路器过电压的影响及抑制方法何东;李俊桦;兰征;王伟;曾进辉【期刊名称】《南方电网技术》【年(卷),期】2024(18)4【摘要】研究了寄生电感对基于常通型碳化硅(silicon carbide,SiC)结型场效应晶体管(junction field effect transistor,JFET)串联结构的中压直流固态断路器(solid state circuit breaker,SSCB)过电压的影响,并在此基础上提出了一种SSCB的过电压抑制方法。
首先介绍了基于常通型SiC JFET器件串联结构的SSCB拓扑及工作原理,建立了考虑完整回路寄生电感的SiC JFET串联结构开关过程的数学模型。
其次利用MATLAB软件对数学模型进行解析计算,揭示了SSCB开关过程中寄生电感对SiC JFET器件串联运行时过电压的影响机理,并利用PSPICE仿真结果验证了理论分析的正确性。
最后设计了一种适用于SSCB过电压抑制的单栅极驱动及缓冲电路,并通过SSCB实验样机验证了所提方法的有效性。
【总页数】11页(P19-29)【作者】何东;李俊桦;兰征;王伟;曾进辉【作者单位】湖南工业大学电气与信息工程学院;湖南大学电气与信息工程学院【正文语种】中文【中图分类】TM561【相关文献】1.一种混合型直流断路器中晶闸管关断过电压抑制方法研究2.基于SiC MOSFET 直流固态断路器关断初期电压尖峰抑制方法3.基于常通型碳化硅JFET的自供电固态断路器4.基于逆阻型IGCT器件的固态式直流断路器设计及研制5.基于级联常通型SiC JFET的快速中压直流固态断路器设计及实验验证因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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双极型晶体管的例子
匹配
匹配规则： 1.把匹配器件相互靠近放臵。 2.注意周围器件； 3.保持器件的方向一致；
根器件方法 第一种策略：保持在同一方向上； 第二种策略：采用跟部件；
根部件：采用库中的一个器件，用这同一器件 来设计所有其它器件；
不足之处：较大的电阻上的接触电阻会成为整 个电阻很显著的一部分；
四方交叉
如果只有两个器件，可以把每一个器件分为两半， 然后把它们成对角线放臵，称为四方交叉技术 四方交叉技术非常适合于“高度匹配”的要求
四方交叉技术只能应用于两个被一分为二 的器件；
四方交叉可以是任意一对器件；
图中，在集电极和基极的布线之间存在不必要 的额外重叠，这些额外的重叠是为了均衡某些 交叉寄生参数。 匹配规则：使布线上的寄生参数匹配
经济四方交叉
匹配规则：使每个器件都对称 对称性是版图中主要考虑的问题
匹配信号路径
差分逻辑要求高度匹配的电路。 在CMOS逻辑中，0和1分别代表高电平和低电 平。每个信号中只有一条导线。一条导线可以 传送低或高电平。 在差分逻辑中每个信号有两条导线，确定在两 条导线上两个信号之间的差别就知道了逻辑状 态。可以通过一个电压减去另一个电压的差来 决定逻辑状态。
使器件宽度一致； 采用尺寸较大的器件； 与电路设计者交流； 注意邻近的器件；
计算IR压降
布线方案 当对IR压降的限制和电路中电路的大小了解后， 就会意识到必须把电源线分成多条导线才能满 足这些条件。
不足的是功率大的电路离压焊块最远。
根据总共19毫安的总电流来确定整条导线的宽度
有各种方案，具体采用哪种方案取决于 电路的要求
为了降低寄生电阻，要确保使用最厚的金属， 从工艺手册中可以找到每种金属的厚度 如果金属线具有相同的厚度，那么可以把上下 层金属线重叠起来形成叠层结构
工艺偏差对大尺寸的器件产生的百分比影响 比对小尺寸器件产生的影响要小。 经验之谈：电阻的最小宽度为5微米，最小长 度为10微米。
匹配规则
把匹配器件相互靠近放臵； 使器件保持同一个方向； 选择一个中间值作为你的根部件； 采用指状交叉方式； 用虚设器件包围起来； 四方交叉你的成对器件； 匹配布线上的寄生参数； 使每一样东西都对称； 使差分布线一致；
匹配准则：选择一个中间值作为根部件
选用1k作为根电阻，其它电阻用串联和并联 的形式构成； 节省了接触电阻的总数，而根电阻较大，所以 接触电阻在总电阻中所占比例就较小。
匹配规则：采用指状交叉方式 把所有的部件都尽可能的靠近定义电阻； 把根部件围起来，使它处于中间是一种很好的 匹配解决办法—— 简单匹配，指状交叉匹配
例子：两串电阻需要匹配的非常好
虚设器件
刻蚀时，模块中间的电阻与两边的电阻在加工 状况上有很大的差别，边上的电阻会被刻蚀的 多一些，从而使他们比中间的要窄一些。
解决办法：在电路两端加画一些虚拟器件
匹配规则：用虚设器件围起来
共心
把器件围绕一个公共的中心点放臵称为共心布臵
共心技术对减少在集成电路中存在的热或工艺的线性梯度影响非 常有效。例如,热梯度是由芯片上的一个发热点产生的，它使器件 的电气特性发生变化。接近发热点的器件将比远处的器件受到的 影响更大。共心技术使热的梯度影响在器件之间分布得比较均衡 。
寄生电感
当面对一个真正的高频电路时，电路中的导线 也开始具有寄生电感 处理寄生电感的方法是试着去模拟它，以便把 它作为电路的一部分来进行计算。
器件的寄生参数
前面主要讲的是位于衬底上元件的寄生参数 而在衬底中形成的器件，也有各种各样的寄生 参数，器件本身就具有寄生参数。
CMOS晶体管的例子
第五章 版图中的寄生参数
寄生参数无处不在
寄生电容
由于尺寸很小，因此这些寄生参数的值也很小。但 会全部相加在一起。 对一个队小电容； 但对于频率高的电路，频率越高，寄生电容的影响 就越大
减小寄生电容的方法
1.减小导线长度：缩短了导线长度，就减小了导 线和衬底间或导线和别的可能导电之间的重叠。 2. 选择金属层： 起主要作用的电容通常是导线与衬底间的电容， 衬底之间还有寄生电阻，假设有噪声，寄生参 数可以把电路1的噪声通过衬底耦合到电路2.
减小电路1至衬底的电容就减小了电路2
受到噪声影响的可能性。 减小寄生参数的第二条途径是采用最高 一层的金属层，即离衬底最远的那层金 属。因为离衬底越远，所形成的电容就 越小。 要查阅工艺手册来计算那一层金属电容 最小，特别是这些金属层的最小宽度各 不相同
3.金属叠着金属
寄生电阻
为了使差分逻辑很好的工作，必须使版图中的 两个信号线长度匹配。信号线布线路径一致， 则他们的寄生参数就会一样，时间常数也会一 样。
导线的寄生电容和电阻会使电压波形的上升和 下降比我们希望的慢。实际波形并不是直上直 下的。
器件尺寸的选择
匹配规则：使器件的宽度一致； 匹配规则：采用较大的器件；