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用LTspice建立CMOS集成电路模型的方法笔记

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 楼主| 叶春勇 发表于 2021-2-4 12:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
电路模型, LTspice, CMOS集成电路, AC, 仿真
本帖最后由 叶春勇 于 2021-2-4 14:43 编辑

前几天看到king5555说了学习集成电路的原因，就是要提高自己的元件建模水平，说的挺有道理。
随着自己在21ic跟着很多模电大神学习，水平提高后建立自己的集成电路模型，也是必然的需求。
例如建立更精确的7805模型，用iso11452-2电压法，或iso11452-4电流法的波形去测试自己产品的稳定性以及改善方法。
首先生产cmos集成电路需要选择工艺的。工艺一旦选择很多参数就定死了。
根据自己在国外高校的搜集，以台积电的180nm和250nm工艺的库。进行cmos电路仿真。
本文主要面对非集成电路的人员，仿真软件，采用自己熟悉的可以免费使用的LT-spice。
1、把台积电250nm工艺库文件拷贝到自己仿真文件的目录
例如你的仿真文件在d:\spice_prj目录，你就把TSMC_250nm.txt拷贝进这个目录。
2、使用“.include TSMC_250nm.txt”命令

3、画原理图的时候使用lt-spice的nmos4和pmos4模型，有衬底的cmos元件。
4、右键点击nmos4或pmos4元件进入参数对话框

修改：
model name   为CMOSN或CMOSP
就能调用台积电250nm工艺的cmos器件。

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phybk
按照以上步骤怎么报错了，报错信息：w: Only a level 9 B35Ol can have 5 nodes  发表于 2024-10-15 21:18

相关帖子
 楼主| 叶春勇 发表于 2021-2-4 12:16 | 显示全部楼层
TSMC_250nm模型：
复制
  1. * DATE: Dec  6/99
    

  2. * LOT: n99y                  WAF: 10
    

  3. * Temperature_parameters=Default
    

  4. .MODEL CMOSN NMOS (                                LEVEL   = 49
    

  5. +VERSION = 3.1            TNOM    = 27             TOX     = 5.7E-9
    

  6. +XJ      = 1E-7           NCH     = 2.3549E17      VTH0    = 0.4365497
    

  7. +K1      = 0.3915623      K2      = 0.0175145      K3      = 1E-3
    

  8. +K3B     = 2.6588343      W0      = 1E-7           NLX     = 1.111465E-7
    

  9. +DVT0W   = 0              DVT1W   = 0              DVT2W   = 0
    

  10. +DVT0    = -0.0408321     DVT1    = 0.0746768      DVT2    = 0.307109
    

  11. +U0      = 407.1177485    UA      = 9.442714E-11   UB      = 1.092986E-18
    

  12. +UC      = 1.63196E-11    VSAT    = 1.365087E5     A0      = 1.3189329
    

  13. +AGS     = 0.2711719      B0      = 3.291713E-8    B1      = -1E-7
    

  14. +KETA    = 4.645753E-3    A1      = 0              A2      = 1
    

  15. +RDSW    = 439.9558234    PRWG    = 0.0345487      PRWB    = -0.0441065
    

  16. +WR      = 1              WINT    = 1.645705E-9    LINT    = 1.116516E-9
    

  17. +XL      = 3E-8           XW      = 0              DWG     = -1.494138E-9
    

  18. +DWB     = 1.459097E-8    VOFF    = -0.1026054     NFACTOR = 0.1344887
    

  19. +CIT     = 0              CDSC    = 1.527511E-3    CDSCD   = 0
    

  20. +CDSCB   = 0              ETA0    = 1.930311E-3    ETAB    = 2.946158E-4
    

  21. +DSUB    = 0.0214865      PCLM    = 1.3387947      PDIBLC1 = 0.480652
    

  22. +PDIBLC2 = 9.034986E-3    PDIBLCB = -1E-3          DROUT   = 0.5593223
    

  23. +PSCBE1  = 9.843289E9     PSCBE2  = 2.10878E-9     PVAG    = 1.0033136
    

  24. +DELTA   = 0.01           MOBMOD  = 1              PRT     = 0
    

  25. +UTE     = -1.5           KT1     = -0.11          KT1L    = 0
    

  26. +KT2     = 0.022          UA1     = 4.31E-9        UB1     = -7.61E-18
    

  27. +UC1     = -5.6E-11       AT      = 3.3E4          WL      = 0
    

  28. +WLN     = 1              WW      = -1.22182E-16   WWN     = 1.2127
    

  29. +WWL     = 0              LL      = 0              LLN     = 1
    

  30. +LW      = 0              LWN     = 1              LWL     = 0
    

  31. +CAPMOD  = 2              XPART   = 0.4            CGDO    = 3.11E-10
    

  32. +CGSO    = 3.11E-10       CGBO    = 1E-11          CJ      = 1.758521E-3
    

  33. +PB      = 0.99           MJ      = 0.457547       CJSW    = 4.085057E-10
    

  34. +PBSW    = 0.8507757      MJSW    = 0.3374073      PVTH0   = 7.147521E-5
    

  35. +PRDSW   = -67.2161633    PK2     = -1.344599E-3   WKETA   = 3.035972E-3
    

  36. +LKETA   = -9.0406E-3     LAGS    = -0.3012         )
    

  37. *
    

  38. .MODEL CMOSP PMOS (                                LEVEL   = 49
    

  39. +VERSION = 3.1            TNOM    = 27             TOX     = 5.7E-9
    

  40. +XJ      = 1E-7           NCH     = 4.1589E17      VTH0    = -0.6586391
    

  41. +K1      = 0.5199897      K2      = 0.0357513      K3      = 0
    

  42. +K3B     = 15.5613889     W0      = 1E-6           NLX     = 1E-9
    

  43. +DVT0W   = 0              DVT1W   = 0              DVT2W   = 0
    

  44. +DVT0    = 2.6100181      DVT1    = 0.4363142      DVT2    = -0.042436
    

  45. +U0      = 196.024903     UA      = 2.767112E-9    UB      = 1.90709E-18
    

  46. +UC      = 6.166867E-11   VSAT    = 1.975064E5     A0      = 0.2398712
    

  47. +AGS     = 0.0943234      B0      = 3.21184E-6     B1      = 5E-6
    

  48. +KETA    = 0.0312217      A1      = 0              A2      = 1
    

  49. +RDSW    = 997.072701     PRWG    = -0.1916111     PRWB    = -0.495
    

  50. +WR      = 1              WINT    = 2.527293E-9    LINT    = 1.254514E-8
    

  51. +XL      = 3E-8           XW      = 0              DWG     = -3.253948E-8
    

  52. +DWB     = 4.92072E-8     VOFF    = -0.15          NFACTOR = 1.5460516
    

  53. +CIT     = 0              CDSC    = 1.413317E-4    CDSCD   = 0
    

  54. +CDSCB   = 0              ETA0    = 0.7241245      ETAB    = -0.240523
    

  55. +DSUB    = 1.0813613      PCLM    = 2.0772083      PDIBLC1 = 4.31459E-4
    

  56. +PDIBLC2 = 0.0252121      PDIBLCB = -9.960722E-4   DROUT   = 0.0432774
    

  57. +PSCBE1  = 3.191047E10    PSCBE2  = 1.323218E-8    PVAG    = 0.0420525
    

  58. +DELTA   = 0.01           MOBMOD  = 1              PRT     = 0
    

  59. +UTE     = -1.5           KT1     = -0.11          KT1L    = 0
    

  60. +KT2     = 0.022          UA1     = 4.31E-9        UB1     = -7.61E-18
    

  61. +UC1     = -5.6E-11       AT      = 3.3E4          WL      = 0
    

  62. +WLN     = 1              WW      = 0              WWN     = 1
    

  63. +WWL     = 0              LL      = 0              LLN     = 1
    

  64. +LW      = 0              LWN     = 1              LWL     = 0
    

  65. +CAPMOD  = 2              XPART   = 0.4            CGDO    = 2.68E-10
    

  66. +CGSO    = 2.68E-10       CGBO    = 1E-11          CJ      = 1.902493E-3
    

  67. +PB      = 0.9810285      MJ      = 0.4644362      CJSW    = 3.142741E-10
    

  68. +PBSW    = 0.9048624      MJSW    = 0.3304452      PVTH0   = 4.952976E-3
    

  69. +PRDSW   = 29.8169373     PK2     = 3.383373E-3    WKETA   = -7.913501E-3
    

  70. +LKETA   = -0.0208318      )
    

  71. *
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 楼主| 叶春勇 发表于 2021-2-4 12:17 | 显示全部楼层
TSMC_180nm模型：
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  1. * DATE: May 21/09
    

  2. * LOT: T92Y                  WAF: 9103
    

  3. * Temperature_parameters=Default
    

  4. .MODEL CMOSN NMOS (                                LEVEL   = 49
    

  5. +VERSION = 3.1            TNOM    = 27             TOX     = 4.1E-9
    

  6. +XJ      = 1E-7           NCH     = 2.3549E17      VTH0    = 0.3694303
    

  7. +K1      = 0.5789116      K2      = 1.110723E-3    K3      = 1E-3
    

  8. +K3B     = 0.0297124      W0      = 1E-7           NLX     = 2.037748E-7
    

  9. +DVT0W   = 0              DVT1W   = 0              DVT2W   = 0
    

  10. +DVT0    = 1.2953626      DVT1    = 0.3421545      DVT2    = 0.0395588
    

  11. +U0      = 293.1687573    UA      = -1.21942E-9    UB      = 2.325738E-18
    

  12. +UC      = 7.061289E-11   VSAT    = 1.676164E5     A0      = 2
    

  13. +AGS     = 0.4764546      B0      = 1.617101E-7    B1      = 5E-6
    

  14. +KETA    = -0.0138552     A1      = 1.09168E-3     A2      = 0.3303025
    

  15. +RDSW    = 105.6133217    PRWG    = 0.5            PRWB    = -0.2
    

  16. +WR      = 1              WINT    = 2.885735E-9    LINT    = 1.715622E-8
    

  17. +XL      = 0              XW      = -1E-8          DWG     = 2.754317E-9
    

  18. +DWB     = -3.690793E-9   VOFF    = -0.0948017     NFACTOR = 2.1860065
    

  19. +CIT     = 0              CDSC    = 2.4E-4         CDSCD   = 0
    

  20. +CDSCB   = 0              ETA0    = 2.665034E-3    ETAB    = 6.028975E-5
    

  21. +DSUB    = 0.0442223      PCLM    = 1.746064       PDIBLC1 = 0.3258185
    

  22. +PDIBLC2 = 2.701992E-3    PDIBLCB = -0.1           DROUT   = 0.9787232
    

  23. +PSCBE1  = 4.494778E10    PSCBE2  = 3.672074E-8    PVAG    = 0.0122755
    

  24. +DELTA   = 0.01           RSH     = 7              MOBMOD  = 1
    

  25. +PRT     = 0              UTE     = -1.5           KT1     = -0.11
    

  26. +KT1L    = 0              KT2     = 0.022          UA1     = 4.31E-9
    

  27. +UB1     = -7.61E-18      UC1     = -5.6E-11       AT      = 3.3E4
    

  28. +WL      = 0              WLN     = 1              WW      = 0
    

  29. +WWN     = 1              WWL     = 0              LL      = 0
    

  30. +LLN     = 1              LW      = 0              LWN     = 1
    

  31. +LWL     = 0              CAPMOD  = 2              XPART   = 0.5
    

  32. +CGDO    = 8.58E-10       CGSO    = 8.58E-10       CGBO    = 1E-12
    

  33. +CJ      = 9.471097E-4    PB      = 0.8            MJ      = 0.3726161
    

  34. +CJSW    = 1.905901E-10   PBSW    = 0.8            MJSW    = 0.1369758
    

  35. +CJSWG   = 3.3E-10        PBSWG   = 0.8            MJSWG   = 0.1369758
    

  36. +CF      = 0              PVTH0   = -5.105777E-3   PRDSW   = -1.1011726
    

  37. +PK2     = 2.247806E-3    WKETA   = -5.071892E-3   LKETA   = 5.324922E-4
    

  38. +PU0     = -4.0206081     PUA     = -4.48232E-11   PUB     = 5.018589E-24
    

  39. +PVSAT   = 2E3            PETA0   = 1E-4           PKETA   = -2.090695E-3    )
    

  40. *
    

  41. .MODEL CMOSP PMOS (                                LEVEL   = 49
    

  42. +VERSION = 3.1            TNOM    = 27             TOX     = 4.1E-9
    

  43. +XJ      = 1E-7           NCH     = 4.1589E17      VTH0    = -0.3823437
    

  44. +K1      = 0.5722049      K2      = 0.0219717      K3      = 0.1576753
    

  45. +K3B     = 4.2763642      W0      = 1E-6           NLX     = 1.104212E-7
    

  46. +DVT0W   = 0              DVT1W   = 0              DVT2W   = 0
    

  47. +DVT0    = 0.6234839      DVT1    = 0.2479255      DVT2    = 0.1
    

  48. +U0      = 109.4682454    UA      = 1.31646E-9     UB      = 1E-21
    

  49. +UC      = -1E-10         VSAT    = 1.054892E5     A0      = 1.5796859
    

  50. +AGS     = 0.3115024      B0      = 4.729297E-7    B1      = 1.446715E-6
    

  51. +KETA    = 0.0298609      A1      = 0.3886886      A2      = 0.4010376
    

  52. +RDSW    = 199.1594405    PRWG    = 0.5            PRWB    = -0.4947034
    

  53. +WR      = 1              WINT    = 0              LINT    = 2.93948E-8
    

  54. +XL      = 0              XW      = -1E-8          DWG     = -1.998034E-8
    

  55. +DWB     = -2.481453E-9   VOFF    = -0.0935653     NFACTOR = 2
    

  56. +CIT     = 0              CDSC    = 2.4E-4         CDSCD   = 0
    

  57. +CDSCB   = 0              ETA0    = 3.515392E-4    ETAB    = -4.804338E-4
    

  58. +DSUB    = 1.215087E-5    PCLM    = 0.96422        PDIBLC1 = 3.026627E-3
    

  59. +PDIBLC2 = -1E-5          PDIBLCB = -1E-3          DROUT   = 1.117016E-4
    

  60. +PSCBE1  = 7.999986E10    PSCBE2  = 8.271897E-10   PVAG    = 0.0190118
    

  61. +DELTA   = 0.01           RSH     = 8.1            MOBMOD  = 1
    

  62. +PRT     = 0              UTE     = -1.5           KT1     = -0.11
    

  63. +KT1L    = 0              KT2     = 0.022          UA1     = 4.31E-9
    

  64. +UB1     = -7.61E-18      UC1     = -5.6E-11       AT      = 3.3E4
    

  65. +WL      = 0              WLN     = 1              WW      = 0
    

  66. +WWN     = 1              WWL     = 0              LL      = 0
    

  67. +LLN     = 1              LW      = 0              LWN     = 1
    

  68. +LWL     = 0              CAPMOD  = 2              XPART   = 0.5
    

  69. +CGDO    = 7.82E-10       CGSO    = 7.82E-10       CGBO    = 1E-12
    

  70. +CJ      = 1.214428E-3    PB      = 0.8461606      MJ      = 0.4192076
    

  71. +CJSW    = 2.165642E-10   PBSW    = 0.8            MJSW    = 0.3202874
    

  72. +CJSWG   = 4.22E-10       PBSWG   = 0.8            MJSWG   = 0.3202874
    

  73. +CF      = 0              PVTH0   = 5.167913E-4    PRDSW   = 9.5068821
    

  74. +PK2     = 1.095907E-3    WKETA   = 0.0133232      LKETA   = -3.648003E-3
    

  75. +PU0     = -1.0674346     PUA     = -4.30826E-11   PUB     = 1E-21
    

  76. +PVSAT   = 50             PETA0   = 1E-4           PKETA   = -1.822724E-3    )
    

  77. *
    


  78.
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 楼主| 叶春勇 发表于 2021-2-4 12:20 | 显示全部楼层
这是台积电250nm 180nm库原始文件
楼上为改造成lt-spice的形式

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 楼主| 叶春勇 发表于 2021-2-4 12:22 | 显示全部楼层
#有奖活动# #申请原创#
请 @21小跑堂 批阅
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 楼主| 叶春勇 发表于 2021-2-4 12:27 | 显示全部楼层
本帖最后由 叶春勇 于 2021-2-4 12:44 编辑

这是自己测试cmos非门的例子要导入库，调用元件。

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xukun977 发表于 2021-2-4 13:01 | 显示全部楼层

TW钟文耀老师的东西，又被你偷来了

你要有点版权意识的话，就要注明出处，否则人家要追究你发绿责任的。
不但不注明出处，还要申请原创，你这就是知识产权的盗窃。
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 楼主| 叶春勇 发表于 2021-2-4 13:09 | 显示全部楼层
xukun977 发表于 2021-2-4 13:01
TW钟文耀老师的东西，又被你偷来了

你要有点版权意识的话，就要注明出处，否则人家要追究你发绿责 ...


2楼，3楼的支持lt-spice的库文件，我自己改写的。

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 楼主| 叶春勇 发表于 2021-2-4 13:13 | 显示全部楼层
叶春勇 发表于 2021-2-4 13:09
2楼，3楼的支持lt-spice的库文件，我自己改写的。

如果你能写出比我好，介绍关于集成电路建模的入门（不能使用专业集成电路软件）。
我主动撤除！我是搜过21ic，搜索结果就1条，还是用专业集成电路软件的，不是lt-spice软件。

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xukun977 发表于 2021-2-4 13:23 | 显示全部楼层

注明知识出处的方法：


例如PPT中：





例如在帖子中：











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xukun977 发表于 2021-2-4 13:34 | 显示全部楼层


我有专业的软件IC615，以及两本在上海Candence本部的培训教材，一本是原理图，一本是layout设计基础。


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 楼主| 叶春勇 发表于 2021-2-4 13:35 | 显示全部楼层
xukun977 发表于 2021-2-4 13:23
注明知识出处的方法：

请拿出中文证据即可。无须多言。
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xukun977 发表于 2021-2-4 13:44 | 显示全部楼层
叶春勇 发表于 2021-2-4 13:13
如果你能写出比我好，介绍关于集成电路建模的入门（不能使用专业集成电路软件）。
我主动撤除！我是搜过2 ...



EETOP上，相关资料成把抓


百度上有些用LTspice的仿真反相器的，后面的版图部分太狂狼了：





人家这是分层画MOS管的，实际上在Candence里面，直接输入W和L，选择叉指结构，还是普通结构，1秒钟就能调出整个管子layout，像这样画，版图工程师要疯了。。。

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 楼主| 叶春勇 发表于 2021-2-4 13:51 | 显示全部楼层
xukun977 发表于 2021-2-4 13:44
EETOP上，相关资料成把抓

有时间，自己写点集成电路仿真教程，不挺好的吗。
我不是集成电路从业人员，写出这个教程。无须使用集成电路软件。中文搜索引擎，能搜到，我跑国外去干什么？
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 楼主| 叶春勇 发表于 2021-2-4 14:45 | 显示全部楼层
king5555 发表于 2021-2-4 13:32
集思广义，感谢叶仔。两年前开始玩建模，主要是要找事情做，搞些新鲜的。工作上用到的丶书上提到的丶网站上 ...

突然发现这个x对集成电路具体的东西，都是避而不谈的。
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xukun977 发表于 2021-2-4 14:47 | 显示全部楼层
叶春勇 发表于 2021-2-4 13:51
有时间，自己写点集成电路仿真教程，不挺好的吗。
我不是集成电路从业人员，写出这个教程。无须使用集成 ...




世界上任何一个软件，本身就有教程库，理论上把help看一遍，软件也就精通了，起码基本的软件操作是学会了。










当然了，你把这个help文档抄一遍，就是写了本软件使用教程
人家周润景同志，每年都出好几本书，在国内出书数量排名前几位。



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 楼主| 叶春勇 发表于 2021-2-4 15:01 | 显示全部楼层
king5555 发表于 2021-2-4 13:32
集思广义，感谢叶仔。两年前开始玩建模，主要是要找事情做，搞些新鲜的。工作上用到的丶书上提到的丶网站上 ...

谢谢，晒书。
21ic可以下载到，不过很老的软件 hspice没用过。
简体中文的

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xukun977 发表于 2021-2-4 15:06 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2021-2-4 15:10 编辑

软件界面，帅呆了，酷比了，相当于3万元左右的泰克示波器才有的性能，根本不是LT/H或Pspice能比拟的。










建议学IC，还是用专业软件。某个网站可以免费下。



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 楼主| 叶春勇 发表于 2021-2-4 15:28 | 显示全部楼层
xukun977 发表于 2021-2-4 15:06
软件界面，帅呆了，酷比了，相当于3万元左右的泰克示波器才有的性能，根本不是LT/H或Pspice能比拟的。

哥们早不说，我现在很多特定电路，都会自己用通用编程语言编写特定电路分析程序。
现在就差零极点分析，5阶以上，不知道求零极点。多项式不懂。
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tianxiongweitxw 发表于 2021-2-4 15:32 | 显示全部楼层
X大别盯着叶工了，叶工过不了几年就是教授级高工。你还是多搞点接接地气的东西给他家学习吧
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