PSP被选定为CMOS晶体管模型的新标准

在历经数月激烈且常常充满火药味的争论后，紧凑模型委员会(CMC)已经选定了一种新的CMOS晶体管模型行业标准。该模型由宾州州立大学和飞利浦电子公司联合开发，因而称为PSP模型。现在，PSP模型接替数年来执行的BSIM3和BSIM4标准，成为最新的行业标准。

PSP模型是一种表面电势(surface-potential)模型。与其它可选模型相比，人们认为表面电势模型更接近晶体管物理行为，并能够就IC性能做出更好的预测。它允许模型对栅极泄漏和量子力学效应(QME)加以考虑，随着CMOS技术的日渐精微，这些因素变得益发重要。PSP模型的支持者称，该模型基于CMOS晶体管工作的基础物理特征，能以较其它模型更少的参数进行工作。

CMC的主席Josef Watts介绍，虽然技术专家认为在90nm及以下节点BSIM4会是一个非常不错的模型，但是BSIM4本身的缺陷在某些模拟应用中会引发问题，即便在180和130nm节点也不例外。Watts认为，BSIM3和BSIM4基于阈值电压的概念是引发此类问题的原因。

作为一种表面电势模型，PSP并没有使用基于电压模型所具有的特定假设。所以，从物理角度而言，PSP是一个更为正确的模型，特别是在源极和漏极围绕零偏置进行操作，或者是栅极偏置电压临近阈值电压的时候，情况更是如此，Watts表示。

去年5月，CMC决定在PSP模型和HiSIM-RF表面电势Spice模型(由日本广岛大学开发)之间进行标准化的最终选择，从而引发了两者之间的争论。两大阵营为了各自的模型针锋相对，最终CMC的31位成员进行投票，PSP以17:14胜出。

熟悉CMC流程的人士透露，辩论时常常发生激烈的争吵，但Watts却表示，当CMC决定在两个或多个方案中进行唯一选择时，发生这种事情很正常。“当一种模型在我们看来已经足够成熟，可以成为一种标准的时候，有些人早已为其投入了大量的心血。”Watts说。大家为各自的模型苦争不休，原因就在于获胜一方可以获得既得权利，他表示。

围绕这一争论出现了几个问题，Watts介绍，其中包括这样的事实，那就是日本和美国公司绝大部分都支持自己国家开发的模型。他说，最终争论下降成为一种哲学问题：HiSIM模型基于交互式解决方案；而PSP模型则基于分析解决方案。“两种模型都能产生很好的结果。”Watts表示，“但是究竟选那个，就是哲学方面的原因。”

飞利浦研究所的器件建模部门主管Reinout Woltjer在一项声明中表示：“因为CMOS在纯数字芯片制造之外还承担了新角色，所以业界能够拥有一种在所有电路条件下(包括RF和模拟电路行为)都能正确预测晶体管性能的独立模型至关重要。通过将PSP模型建立在晶体管工作的基本物理特征之上，在从直流到超过50GHz频率的整个工作频段内，该模型都能提供非常准确的结果。”

结束PSP模型选择之后，CMC接下来还就是以C语言(BSIM一直采用C)还是以Verilog-A语言发布新模型进行了讨论。最终，CMC选择了Verilog-A，当然同样有一些人对此不太满意。

Silvaco曾资助并努力推动HiSIM模型成为标准，该公司的营销副总裁Kenneth Brock将采用Verilog-A语言发布模型描述为：“在趟不知深浅的水。”

但是Watts和其他人却对这些不以为然，他们强调，通过飞利浦的Simkit软件环境可以得到PSP模型的C语言版本。“虽然将Verilog-A用于紧凑模型相对比较新鲜，但我们是在听取多个CMC成员成功地将该方法用于多个模型之后，才做出了这个决定。”Watts表示。

在这场PSP与HiSIM的争论中，供应商们(包括Silvaco在内)无论之前站在哪一边，现在都及时调整自己的立场以便从PSP的胜出中获益。Silvaco的CEO Ivan Pesic表示，虽然他认为HiSIM-RF更胜一筹，但是Silvaco在PSP技术方面走在了对手前面，并计划马上推出一款“完美”的PSP模型。

就在Ivan表态的第二天，Xpedion设计系统公司也宣布已经与宾州州立大学的Gennady Gildenblat教授(协助开发PSP模型)展开了合作，为Xpedion的建模服务提供PSP参数提取。Xpedion公司表示，其公司通过与Gildenblat的合作，已经开发出首项商用PSP参数提取技术。