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研究生: 黃紀遠
Chi-Yuan Huang
論文名稱: 一種新的驗證策略來嚴密測試兩款電磁場模擬軟體
A New Verification Strategy to rigorously test two pieces of electromagnetic field simulation software
指導教授: 張克正
Keh-Jeng Chang
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 資訊工程學系
Computer Science
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 80
中文關鍵詞: 電磁場模擬軟體模擬軟體電磁場驗證策略新的
外文關鍵詞: electromagnetic field, simulation software, Verification Strategy
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  • 大部分的學術論文都是透過一個已經知道數據的測試結構來驗證某一款寄生參數抽取軟體的準確性,又或者是研究出來一些新的經驗公式或是模擬軟體,藉著時間複雜度來說明本身的軟體是優於市面上的軟體。

    在這一篇論文中,我提供一些公正的測試結構集合,而且我並沒這些測試結構的數據,但是藉由這兩款軟體,CLEVER和Raphael,來計算公正測試結構集合的寄生電容數值。這些公正的測試結構集合分成五種測試結構的型態。藉由CLEVER和Raphael所計算出來這五個測試結構型態的數值來證明這兩款軟體在某一些應用上是值得信賴的。

    我在Linux的作業系統下,使用PERL寫了一個產生CLEVER跟Raphael專用的測試結構產生器。這個測試結構產生器可以產生五種測試結構的型態,而且還可以計算出來這些測試結構集合的寄生電容的數值,透過這些數值產生這兩款軟體的相對誤差清單與XGRAPH的統計圖表。透過這些資訊來評論這兩款軟體的在準確性、時效性、使用者介面的便利性以及所需的計算資源對台灣IC公司有何效益。


    A lot of theses prove the accuracy of field solver through a test structure set with known data. Some theses would provide some empirical formulas or a simulator, and these theses prove their empirical formula or simulator is better than field solver through time complexity.

    In my thesis, I provide a rich set of impartial test structure sets without the data of parasitic capacitance. And, my thesis uses two field solvers, CLEVER and Raphael, to measure the values of parasitic capacitance from these impartial test structure sets. The impartial test structure sets are divided into five types of test structure. According to the five types of test structure, I prove CLEVER and Raphael which are correct through the values of parasitic capacitance.

    I write an automatic program using PERL in Linux operating system. This automatic program can generate CLEVER and Raphael test structures. It can also gather statistics such as the value of parasitic capacitance, errors of two pieces of software, and the corresponding XGRAPH diagrams. By these information, I comment on the accuracy, speed, user-friendliness and computing resource between CLEVER and Raphael for the benefits of the IC industry in Taiwan.

    Abstract ii 摘要 iii 目錄 iv 圖片列表 vi 表格列表 viii 第一章 簡介 1 1.1 前言 1 1.2 寄生電容 1 1.3 計算寄生參數的方式 3 第二章 先前的工作 5 第三章 基本知識 13 3.1 Virtuoso 13 3.1.1 目的 13 3.1.2 軟體架構 13 3.1.3 自動化語言 13 3.2 CLEVER 14 3.2.1 目的 14 3.2.2 軟體架構 14 3.3 Raphael 17 3.3.1 目的 17 3.3.2 軟體架構 17 3.4 2D測試結構和3D測試結構 19 3.5 邊緣電容(Fringing Capacitance) 26 第四章 提供的方法 30 4.1 自動化程式的目的 30 4.2 自動化程式的功能 31 4.2.1 產生一個測試結構的例子 31 4.2.2 產生一個測試結構的集合 32 4.2.3 產生N個測試結構的集合 33 4.3 自動化程式的流程 34 第五章 自動化程式的問題與解決方法 35 5.1 比對兩款軟體所產生的數值不吻合的問題 35 5.1.1 產生錯誤的GDS檔案 35 5.1.2 CLEVER的material指令的錯誤用法 37 5.1.3 兩款軟體的Substrate導電率不一樣 39 5.1.4 改善過的Raphael與CLEVER的準確度 40 5.2 修改自動化程式來產生測試結構集合所遇到的困難 42 5.2.1 基本的測試結構 42 5.2.2 縮減金屬層厚度為基本例子的一半 43 5.2.3 增加第四層金屬層 45 5.2.4 增加第四層平坦的金屬層 46 5.2.5 增加第零層平坦的金屬層 47 第六章 資料分析 49 6.1 準確性 50 6.2 執行速度 54 6.3 使用者介面的親切性 55 6.4 執行計算所需要的資源 57 第七章 結論 58 第八章 未來的工作 61 第九章 參考文獻 63 附錄A 非依序遞增的CLEVER與Raphael的電容值 64 附錄B 依序遞增的CLEVER與Raphael的電容值 67 附錄C 相對誤差逐漸遞增的清單 70 附錄D 相對誤差合於預期的清單 71 附錄E CLEVER與Raphael測試結構的剖面圖 72 附錄F 八個例子的XGRAPH統計圖 77

    [1] Froment, B., Guichard, E., Borot, B., Hanriat, S., Cluzel, J., Schoellkopf, J. P., & Jaouen, H. (1999). “New interconnect capacitance characterization method for multilevel metal CMOS processes,” IEEE Proceedings of the International Interconnect Technology Conference. (pp. 224-226)

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