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产品介绍

北大EDA | 集成Agent的智能化参数提取工具iPE

发布时间:2026-09-07




随着先进工艺节点引入 FinFET、GAAFET 等器件结构,参数提取已成为连接测试数据、紧凑模型与电路仿真的关键环节,其准确性直接影响器件特性复现和电路仿真结果的可信度。面对多特性耦合、参数关联及反复仿真验证等复杂问题,Agentic 方法具有较强的工程可行性:智能体可结合领域知识完成误差诊断和参数选择,并调用数值优化与 SPICE 仿真,形成“诊断—提参—验证—迭代”的闭环流程,提高参数提取的效率、可解释性和可追溯性。与此同时,可靠性建模正由单一退化指标和局部工作区描述,逐步向覆盖多偏置、多时间点及全工作区域的统一模型演进;以工作域 HCD 建模为例,可综合描述器件的应力偏置条件与老化时间对不同工作区电学特性的影响,为先进 CMOS 节点可靠性感知模型的构建提供支撑。



Part 01

重点功能一:Agentic-PE 智能参数提取

紧凑模型参数提取的难点并不只是降低单一误差指标。工程师通常需要同时观察 Ids-Vgs、Ids-Vds、Gm、Gds 等特性,判断偏差可能来自阈值电压、亚阈值摆幅、迁移率退化、漏致势垒降低、饱和速度、转折形状或沟道长度调制等因素。由于模型参数之间存在耦合关系,某一工作区的局部改善也可能影响其他已收敛区域。传统流程需要反复进行曲线观察、问题判断、参数选择、模型卡修改、仿真运行和结果比对,对工程经验与操作效率要求较高。
iPE 在交互式的提参基础上,提供了面向参数提取的 agentic interface,集成了可直接使用的 AgenticPE 智能体。以 BSIM-CMG 模型为例,AgenticPE 围绕测试数据、模型卡、候选参数与仿真结果,形成“诊断—参数选择—模型卡修改—SPICE 仿真—结果评估—迭代优化”的工作流程,减少重复调整与比对工作。
AgenticPE 通过 iPE 的 agentic interface 将工程诊断、数值优化和器件仿真分配给不同角色:
01
Strategist 基于 KOP 误差分析当前模型卡的主要问题,并判断参数提取阶段


02
Strategist 尽可能选择数量少且具有物理意义的参数组合,并给出合理搜索范围



03
Executor 根据真实 SPICE 仿真响应,采用数值优化方法搜索参数取值



04
主要 KOP、保护 KOP 与曲线健康指标共同用于评估结果是否可接受



05
状态管理机制用于处理边界约束、响应停滞、参数冻结和结果回退等情况




▲Figure 1 Agent工作流程

▲Figure 2 软件界面展示

通过这种分工,AgenticPE 将智能体对工程知识和复杂误差模式的分析能力,与真实仿真和数值优化结合起来,使参数调整过程更具可解释性和可追溯性,同时避免最终参数完全依赖语言模型输出。

Part 02

重点功能二:全工作域可靠性建模

传统Vth-only 模型主要用阈值电压漂移表征器件老化,难以同时描述亚阈值区、线性区和饱和区的电学特性变化,也难以保证不同应力偏置条件与老化时间下的全工作区一致性。iPE 的工作域 HCD 功能面向热载流子退化场景,围绕测试数据、应力偏置条件、老化时间、模型卡和仿真结果建立完整的分析流程。用户可在 HCD 项目中完成数据加载、fresh 器件参考训练、老化参数优化、模型卡更新、SPICE 仿真及测量结果对比。
该功能结合物理退化模型、参数优化和 SPICE 仿真,可对不同老化时间点下的器件特性进行分析,采用PSO(粒子群优化)+ HCD 物理退化模型 + SPICE 联合仿真 的方法,从多应力偏置条件、多老化时间点的实测数据中自动提取 23 维 HCD 模型参数,并将其映射为可直接用于SPICE仿真的紧凑模型参数(UA、CIT、ETA0、DVTSHIFT)。并通过误差指标和对比曲线评估模型结果。
HCD在以下几个方面具有突出效果:
01
电路可用性













提取结果可直接写入 BSIM 模型卡的 相关模型参数荐(UA、CIT、ETA0、DVTSHIFT)。HCD 模型将老化时间 t 和应力偏置条件 (Vg stress, Vd stress) 映射为这些参数的具体数值,SPICE 用更新后的模型卡即可复现老化后的 Id–Vg 特性。






02
多时间点一致性













一次 PSO 提取即可覆盖从零应力到长应力时间的完整老化历程。所有时间点共享同一组 23 维 HCD 参数,时间演化由解析公式统一约束,保证了参数在不同 stress time 之间的物理连续性。






03
多偏置联合拟合













实际可靠性实验中通常会在多种(Vg_stress, Vd_stress) 条件下采集 Id–Vg 数据。HCD 模块将多个偏置文件同时纳入优化目标,使同一组模型参数必须同时解释所有应力条件下的退化行为,从而增强参数的可辨识性、降低过拟合风险。






04
验证体系完善













除 PSO 训练误差外,模块还提供全时间点 SPICE 验证,计算 MRE、RMSE、R²、NRMSE、Vth(gm_max)、SS、ΔION 等多维指标,并将部分老化时间点留作 holdout 验证集以检验泛化能力。实测 vs 仿真的四象限对比图直观展示各偏置、各时间点的吻合程度。






▲Figure 3 仿真对比图
▲Figure 4 参数时间依赖性




总结




此次发布的 iPE 重点提供 AgenticPE 的全新功能与全工作域可靠性建模功能。iPE 通过 agentic interface 将工程诊断、数值优化与 SPICE 仿真协同起来,使参数提取过程更具可解释性和可追溯性,并以 BSIM-CMG 为例展示自动迭代能力。工作域 HCD 建模突破仅依赖 Vth 漂移的局限,可在多应力偏置条件、多时间点条件下统一描述器件老化,并生成可用于电路仿真的模型参数。由此,iPE 可作为先进 CMOS 节点可靠性感知器件模型的一站式解决方案;此外,平台还集成了 BTI、RTN 等器件可靠性分析功能,支持退化数据处理、可靠性参数提取,并可面向 GAA 等先进器件开展模型参数提取、模型卡生成及仿真验证。






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END





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