解决高可靠性需求带来的挑战。
由罗伯特·斯特拉,意法半导体和艾哈迈德·Eisawy导师图形
意法半导体发明了双极、CMOS、DMOS结构(BCD)技术的智能电力应用所要求的汽车ICs。这种技术广泛适用于汽车集成电路产业。但是,设计汽车ICs是非常具有挑战性的。它需要创新技术来确保ICs能够经得起严酷的环境和高可靠性要求是关键技术,如安全气囊、自动制动系统(ABS),燃料注射器,动力转向,800伏的混合动力系统。没有司机愿意找出当这些系统的失败。这些设计挑战领导的意法半导体与导师合作图形Eldo先锋三个关键特性的电路模拟器,对IC设计社区:
先进的BCD技术使用深沟隔离(DTI)优化区域和抑制寄生效应在双极结晶体管(是)。然而,DTI增加热阻和自动加热效果的因素2与结隔离技术。为了正确地模拟自动加热电阻的影响随着时间的推移,一个模型基于RC网络对DTI技术开发:
这种自热网络添加到一个内部热节点次电流。电路模拟器计算功率耗散的任何元素转化为一个等价的次电流电流发生器,并自动应用于热节点,只考虑传输电流。热网络提取并添加到热节点。模拟器更新模型参数根据瞬时局部温度。
意法半导体团队使用电热仿真Eldo评估组件的功能,消除大量的电力和检查电流镜不匹配由于自动加热效果。
老化模拟汽车应用程序是至关重要的,因为:
pmo技术降低随着时间的主要原因是负偏压温度不稳定性(NBTI)。这个代价是激活负栅源电压,办公室的这是一个正常的条件。退化是由于带正电荷的创建,本地化的州在氧化或Si / SiO2接口。这种退化的净效应是增加| Vth |漂移。为了占NBTI效应的Vds值,意法半导体开发了一个先进的模型:
这个模型演示了一个简单的电流镜,从一个实际电路,非齐次NBTI导致一个重要的漂移。如果开关MN1是在压力事件,两个MP1和MP2在饱和和经验相同的退化程度。没有镜像NBTI当前结果的转变。然而,如果开关MN1是在压力事件,MP1在饱和度和它降解小于运营MP2在一个线性地区操作。这导致减少镜像电流。
意法半导体模拟比较器在一个汽车生产ABS,发现一个抵消问题由于不对称NBTI压力。在高温下,一个晶体管的比较器显示降低比较器阈值,而另一个没有。压力点后,两个晶体管是不匹配的。使用老化的模拟功能,设计小组发现了一个Vgs漂移的3500小时在175 c高温使用寿命(HTOL)读数测量漂移与仿真结果一致。
汽车电路模拟检查组件是否在它的SOA工作。这些检查确定是否有任何危险的情况下,出现在组件的寿命。然而,这些检查可以是具有挑战性的,因为:
为应对这些挑战,导师图形浏览器开发SOA分析和与违规行为:
使用浏览器,可以合并所有违反相同的总时间和总报告,相对时间。也可以过滤报告违反特定的生命周期,如1000小时电路可靠性试验或10年的生命。这样,设计师可以发现任何危险的侵犯MOV。
喷油器驱动电路,意法半导体浏览器使用SOA来分析MOV违规。这是证明,MOV违规行为发生了短暂的瞬变。但是,一生过滤器激活,这些违规行为被证明是不危险的。没有这个功能,设计师可以决定过多的电路或增加IC的大小以采用更高电压等级的组件。
详细看看意法半导体和导师图形一起驾驶模拟创新汽车集成电路设计,查看白皮书。
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