半導体エネルギー研究所とシルバコ、酸化物半導体FETのSPICEモデルを共同開発

酸化物半導体のAIアプリケーションへの適用を加速

2021年4月14日


株式会社半導体エネルギー研究所(以下SEL)とSilvaco, Inc.(以下シルバコ)はAI分野を始めとする様々な用途への適用が期待される酸化物半導体FETのSPICEモデルを共同で開発したことを発表しました。

SELが開発した結晶性酸化物半導体CAAC-IGZO® FET (c-axis aligned crystalline indium-gallium-zinc oxide FET)は極めて低いオフリーク電流を持つことから、メモリ、LSIの超低消費電力化が可能で、これから迎えるAI時代で直面する消費電力の増大に対するキーデバイスとして期待されています。しかし回路設計において必須となるSPICEシミュレーション用のコンパクトモデルは存在しておらず、詳細な回路特性をシミュレーションで再現することは困難でした。
今回、SELとシルバコが共同で開発したCAAC-IGZO FET向けのコンパクトモデルは、Multi-gate FinFETの業界標準モデルであるBSIM-CMGをベースにCAAC-IGZO FETの材料特性と動作モードを拡張したチャージベースのモデルであり、酸化物半導体FETの特徴を忠実に再現することが可能です。

SELとシルバコにて共同開発したコンパクトモデルの特長
・酸化物半導体固有の蓄積モードでの動作を表現
・L/Wスケーラビリティと温度依存性を表現
・Fin形状を持つマルチゲート構造に対応
・ボトムゲートによる閾値電圧制御を表現
・界面およびサブギャップ局在準位を表現
・業界標準のVerilog-A言語で記述

SELとシルバコはCAAC-IGZO FETのコンパクトモデルについて、4月8日から11日に中国成都で開催されたEDTM2021学会にて発表を行いました。論文の詳細についてはEDTM2021にてご確認ください。
https://ewh.ieee.org/conf/edtm/2021/

今回開発したコンパクトモデルは、SELが測定した実測データに基づいてシルバコのSPICEモデル抽出ツールUtmostIVにてパラメータ抽出され、回路シミュレータSmartSpiceにて検証を完了しています。今後SELのCAAC-IGZO FET技術を利用するパートナー各社にて利用される予定です。

SELのCD部 部長である池田隆之は、次のように述べています。「CAAC-IGZO FETはバックゲートがありトップゲートとは独立に自由に電流を制御できることが特長です。しかし、これまで適した回路シミュレーションモデルがなかったため、設計に制限がありました。モデル開発の能力を持つシルバコと協力してCAAC-IGZO FETのモデルを開発できたことにより、この制限が解消されました。新しいモデルを皆様に使っていただければCAAC-IGZO FETの普及にも弾みがつくと期待しています。」

シルバコ・ジャパンのジェネラル・マネージャである亀田直人は、次のように述べています。「酸化物半導体技術に長年の実績と高度な知見を持つ半導体エネルギー研究所と、酸化物半導体の研究開発の課題の一つであったコンパクトモデルを共同で開発できたことを大変誇りに思います。今後多くのCAAC-IGZO FETのテクノロジーを使用して開発されるアプリケーションにこのSPICEモデルが広く利用されることを期待しています。」

本件に関し、5月12日にウェビナを開催します。詳細とご登録については以下よりご確認ください。
https://www.silvaco.co.jp/ssl/webinar/oxide-semiconductor-lsi-technology-and-spice-model-for-ultra-low-power-lsi.html

概要:株式会社半導体エネルギー研究所

株式会社半導体エネルギー研究所(本社:神奈川県厚木市)は、1980年に設立しました。設立当初から研究開発に特化したユニークなビジネスモデルを実践しています。2008年頃より本格的に酸化物半導体の研究に着手し、現在は結晶性酸化物半導体技術のLSIへの応用に注力しています。
※「CAAC-IGZO」は半導体エネルギー研究所の登録商標です(商標登録第5494218号)。
www.sel.co.jp

概要:株式会社シルバコ・ジャパン

株式会社シルバコ・ジャパン (本社:横浜市) は、1989年に現在のSilvaco, Inc.の日本支社として設立、1995年に日本法人として登記されました。シルバコ・ジャパンは、日本のTCADおよびEDAソフトウェア業界におけるリーディング・カンパニーを目指し、技術サポートと営業の強化、開発環境の拡充に全力をあげています。
www.silvaco.co.jp

本件に関するお問い合わせ先
株式会社半導体エネルギー研究所 電話:046-248-1131 e-mail:
株式会社シルバコ・ジャパン 電話:045-640-6188 e-mail: