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产品介绍

北大EDA | iMoB v4.1 Release 2026 Q2全新版本升级!基于机器学习建模到电路仿真的一站式解决方案

发布时间:2026-06-25


产品背景
随着物联网、人工智能和5G等新兴技术的迅猛发展,集成电路正向小型化、高频率和高功率的方向加速。与此同时,新材料和新结构的涌现,推动了半导体领域的创新,但目前仍然缺乏完善的器件模型和有效的验证手段来评估这些新材料在电路中的性能,这使得快速建立相应的器件模型变得尤为紧迫。
在前期iMoB基础上,无锡北京大学电子设计自动化研究院研发推出了iMoB v4.1 Release 2026 Q2,本版本的更新重点主要包含三个方面:一,新增 Diode single 项目类型与 Fusion Model 功能,使软件可以覆盖二端器件训练,并在 MOSFET 项目中支持基于 fusion model 的建模方式,而不局限于纯 ANN模型;二,训练界面调整,增加了自定义训练相关设置,使用户能够更灵活地调整训练过程;三, 项目创建与项目识别逻辑由单一 device type 调整为 device type + mode type 的组合方式,使 MOSFET、HEMT、Diode 以及 single、multiple 等项目模式之间的关系更加清晰。




01

























iMoB v4.1 Release 2026 Q2全新版本介绍



围绕项目管理、训练配置和新模型能力形成更完整的建模流程



01


Fusion Model 


 
Fusion Model 面向 MOSFET 器件类型开放,使用户在 MOSFET 项目下可以选择 fusion model 训练与验证流程,而不只是使用传统纯 ANN 模型。这两项功能共同扩展了 iMoB 的适用范围,也增强了从数据处理到电路仿真的完整闭环能力。同时,IV 训练结果可进一步计算 id_lin、id_sat、vth_lin、vth_sat 等关键指标,并在界面中以四张图的方式与原始数据进行对比。



02


新增 Diode single 项目类型,支持训练、绘图和电路仿真闭环



Diode 项目面向二端器件建模,当前支持 single 模式,可完成数据加载、训练、绘图、Verilog-A 生成、netlist 生成与仿真验证。同时,针对同一 Diode 器件在 forward 与 reverse 偏置方向下数据分布差异较大的情况,软件支持分别建立 forward 与 reverse 项目进行独立训练,并通过组合 Verilog-A 功能将两个方向的模型统一到同一个器件模型中。在仿真过程中,组合模型可根据输入电压方向自动选择对应的 forward 或 reverse 模型分支,从而提升 Diode 在完整工作区间内的建模稳定性与仿真适用性。



03


训练界面支持更多自定义训练设置



训练界面在本版本中进行了功能增强。新版训练界面在保持主窗口信号交互和原有训练流程兼容的前提下,增加了面向用户的自定义训练设置能力。用户可以更直观地设置训练类型、epoch、学习率、优化器、loss function、weight decay、early stopping等参数,并通过 loss function 设置界面对目标项和权重进行配置,逐步转向可配置、可扩展、可复用的训练工作流。



04


项目类型由 device type 扩展为 device type + mode type



软件对项目类型体系进行了规范化调整。项目逻辑被拆分为 device type 与 mode type 两个维度:device type 用于描述器件类型,mode type 用于描述项目模式,对于已有项目,软件仍保留必要的兼容逻辑。该调整使项目结构更清楚,也为后续继续增加 Diode、其它二端器件或更多 multiple 项目功能提供了更稳定的基础。



Fusion Model 简介



































Fusion Model 是一种融合物理机理与神经网络能力的先进紧凑建模功能。它在保留传统 compact model 核心物理方程的基础上,引入小型神经网络来自动描述复杂的几何依赖、工艺依赖和高维参数关系,从而提升模型构建、参数提取和新器件迁移的效率。
在先进工艺节点中,器件模型往往需要大量经验公式、fitting 参数和 binning 策略来覆盖不同尺寸、不同偏置和不同工艺条件。这会导致模型参数数量庞大、提参流程复杂、更新成本高,并可能带来跨 bin 不连续等问题。Fusion Model 通过“物理模型 + tiny neural network”的方式,将传统模型中难以手工表达的复杂关系交给神经网络学习,同时保留物理方程对模型连续性、可解释性和外推能力的约束。


Fusion Model 在以下几个方面具有突出效果:



01



提升建模效率

Fusion Model 将传统分步骤、强人工参与的参数提取流程,转化为可自动优化的训练过程。由于模型整体具有良好的可微性,可以利用反向传播算法完成快速参数化,从而显著缩短建模周期。同时神经网络能够替代部分经验拟合公式和 binning 参数,减少冗余参数,使模型结构更紧凑。对于复杂先进器件,有助于降低模型维护成本和参数管理难度。


02



实现全局建模能力

Fusion Model 可以用一套模型参数覆盖更宽的器件尺寸和工艺范围,减少对多套 binning 参数的依赖。这有助于改善传统 binning model 可能存在的边界不连续问题,并提升模型在设计空间中的一致性。


03



降低数据需求

Fusion Model 保留了 compact model 的物理公式骨架,使神经网络主要用于表征复杂几何依赖关系和局部修正项,无需完全依赖数据驱动方式重构器件行为,因此每个器件尺寸通常只需一套完整的 I-V / C-V 数据即可完成有效参数化,不会受限于数据有限的建模场景。


04



增强外推与物理一致性

与纯数据驱动模型相比,Fusion Model 保留了核心物理约束,因此在训练数据之外的电压、尺寸或温度范围内具有更好的稳定性和外推能力。这对于电路仿真中的收敛性和可靠性尤为重要。


05



适合先进器件和 DTCO 流程

对于 GAAFET等新型器件,传统物理建模往往需要重新设计多个复杂模块。Fusion Model 可以在保留已有物理框架的同时,通过增加新的几何输入参数实现快速迁移,适合用于先进工艺开发、DTCO 迭代和早期 PDK 建模。


Fusion Model相关参考文献:


[1] B. Peng, F. Zhang, W. Dai, H. Wu, G. Cheng, R. Wang, M. Chan, and L. Zhang, “PHIMO-NN: Compact Modeling by Fusing Device Physics and Neural Networks for One-shot Parameterization,” IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, 2025, doi: 10.1109/TCAD.2025.3590659.








02

























iMoB功能示例



Fusion Model功能示例



































IV 拟合效果

fuison iv


DC IV 电流特性

fusion iv metrics


CV拟合效果

fusion cv


IV仿真结果

IV idvd simulation


IV idvg simulation


CV仿真结果





Diode器件建模示例



































Diode原始数据

diode forward


doede reverse


训练拟合效果

diode forward ann


doede reverse ann


创建forward-reverse组合Verilog-A


仿真结果

diode forward simulation


diode reverse simulation




最后,欢迎您与我们联系,进一步了解或试用iMoB v4.1 Release 2026Q2,如果您有器件模型开发的需求,欢迎联系我们,我们会提供为您定制的器件模型开发及一站式器件参数提取服务。






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