介绍一下法动UltraEM软件中变压器参数化模型的使用流程

背景
 

Faraday Dynamics（法动科技）在其射频EDA软件UltraEM中嵌入built-in的变压器模型，补充了PDK ( Process Design Kit)工艺设计包中通常没有built-in的变压器模型的缺憾。

PDK（集成电路工艺设计包）作为连接IC工艺制造和IC设计的数据平台，在实现IC工艺数据／模型与IC设计环境/工具的无缝集成，缩短设计周期，对提高设计效率上具有实际价值。 

通常半导体工艺PDK中往往缺少变压器模型，为方便工程师使用，提升设计效率，法动UltraEM电磁仿真软件提供built-in的变压器模型，并且支持客户自定义、可扩展、可复用的参数化库单元进行导入与使用。  


        变压器参数化模型在射频电路中的作用

变压器参数化模型介绍
 

本文介绍了法动UltraEM软件中变压器参数化模型的使用流程。编写好的参数化模型，可作为自定义库单元导入到UltraEM软件中进行使用，不受限于工艺，大大减少了工程师版图设计的工作量。
 

1、建立库单元
 

基于Python语言编写的参数化变压器库单元可直接导入UltraEM使用。如图1所示。

图1-建立参数化库单元
 

2、使用库单元完成参数化建模


       在库单元中定义好金属层、尺寸等参数，即可得到用户所需的变压器模型，并支持随时修改，如图 2与图 3所示。

图2-内径R定义为80um的变压器

图3-内径R定义为200um的变压器
 

3、提取S参数模型与性能参数
 

得到变压器模型后，可直接在UltraEM‍的高速三维全波仿真引擎仿真提取S参数。以设计的工作区间在0.8GHz-2GHz之间的变压器为例，参数设置R:80，W:10，C1:5，C2:4，S参数如图4所示。

图4-版图仿真结果S参数

提取得到的S参数模型可加入原理图做联合仿真，如图5所示。

图5-原理图中的变压器S参数模型

通过UltraEM的Define Quantities功能定义公式，可以利用S/Y/Z参数计算出相关性能参数，例如初级线圈电感Lp、初级线圈品质因数Qp、次级线圈电感Ls、次级线圈品质因数Qs、互感M和耦合系数k，如下图6到图11所示。

图6-初级线圈电感Lp

图7-初级线圈品质因数Qp

图8-次级线圈电感Ls

图9-次级线圈品质因数Qs

图10-互感M

图11-耦合系数k

此项可复用参数化变压器建模技术是2022版本所发布的新内容之一，用户将获得新的感受和便利。

       


审核编辑：刘清