【技术实现步骤摘要】
本申请涉及晶体管的仿真，更具体而言，涉及一种可靠性仿真方法、可靠性仿真装置、仿真设备和非易失性计算机可读存储介质。
技术介绍
1、目前，功率晶体管作为半导体代表性器件被广泛应用于工业芯片的电路结构中。在实际流片前需采用仿真软件，例如半导体工艺模拟以及器件模拟软件(technologycomputer aided design，tcad)对晶体管进行可靠性仿真，基于计算结果对晶体管寿命进行评估。而现有技术方案针对晶体管在电磁场下的可靠性评估中，主要依赖较简单的脉冲的信号参数作为瞬态仿真输入，例如对于横向扩散金属氧化物半导体晶体管而言，目前通常依赖周期性单传输线脉冲(transmission line pulse，tlp)的信号参数作为瞬态仿真输入。而这种仿真条件较简单，难以覆盖工业芯片常见复杂电磁脉冲环境，使得晶体管的可靠性寿命预期值与实际经验值之间相差巨大，导致晶体管的可靠性难以得到精准评估。
技术实现思路
1、本申请实施方式提供一种可靠性仿真方法、可靠性仿真装置、仿真设备和非易失性计算机可读存储介质，可实现复杂的电磁干扰信号的等效转换，以获得矩形脉冲信号，然后利用矩形脉冲信号实现仿真，以提高仿真的可靠性并减少仿真时间。
2、本申请实施方式的可靠性仿真方法包括获取电磁干扰信号的周期性干扰信号，所述电磁干扰信号由多个电磁脉冲信号叠加而成；对所述周期性干扰信号进行高斯混合模拟，以获取高斯混合干扰信号时域函数；根据所述高斯混合干扰信号时域函数和预设加速因子模型，将所述周期性干
3、在某些实施方式中，所述根据所述高斯混合干扰信号时域函数和预设加速因子模型，将所述周期性干扰信号转换为矩形脉冲信号，包括：根据所述待仿真晶体管的预设应力参数，确定所述预设加速因子模型；根据退化一致性条件、所述预设加速因子模型、所述高斯混合干扰信号时域函数、所述待仿真晶体管的栅氧厚度、所述周期性干扰信号的有效起始时刻及所述周期性干扰信号的有效终止时刻获取等效脉冲电压；及根据所述等效脉冲电压、所述周期性干扰信号的有效起始时刻及所述周期性干扰信号的有效终止时刻，确定所述矩形脉冲信号。
4、在某些实施方式中，所述根据所述待仿真晶体管的预设应力参数，确定所述预设加速因子模型，包括：对多个测试晶体管在恒温下进行加速电场实验，通过对每个所述测试晶体管施加不同强度的恒定电场，得到各个所述测试晶体管的实际失效时间，其中，多个所述测试晶体管规格及型号相同；将每个所述测试晶体管的所述恒定电场和对应的所述实际失效时间作为一组数据，根据多组数据拟合得到失效时间模型，其中，所述测试晶体管的规格及型号与所述待仿真晶体管的规格及型号相同；根据所述失效时间模型及一组所述数据获取预设应力参数；及根据所述预设应力参数、有效电场静应力及真实电场应力获取所述预设加速因子模型。
5、在某些实施方式中，所述退化一致性条件包括：其中，p为所述预设时长，为所述预设加速因子模型，t为时间，所述预设时长根据所述周期性干扰信号的有效起始时刻及所述周期性干扰信号的有效终止时刻确定。
6、在某些实施方式中，所述获取电磁干扰信号的周期性干扰信号，包括：获取所述电磁干扰信号的信号特征周期；及根据所述信号特征周期从所述电磁干扰信号中获取周期性干扰信号。
7、在某些实施方式中，所述对所述周期性干扰信号进行高斯混合模拟，以获取高斯混合干扰信号时域函数，包括：根据所述周期性干扰信号的波峰数量，获取与所述波峰数量对应的目标高斯混合模型；及采用期望最大值算法，根据所述目标高斯混合模型对所述周期性干扰信号进行高斯混合模拟，以获取高斯混合干扰信号时域函数。
8、在某些实施方式中，所述采用期望最大值算法，根据所述目标高斯混合模型对所述周期性干扰信号进行高斯混合模拟，以获取高斯混合干扰信号时域函数包括：将所述周期性干扰信号时域内的电压强度转换为时域内的概率密度，所述概率密度根据电压强度值和电压强度总值的比值确定；根据预设分布数据求取所述目标高斯混合模型对应的高斯混合模型概率函数的最优参数，所述高斯混合模型概率函数由一个或多个高斯分布函数加权求和得到，所述最优参数包括每个所述高斯分布函数的权值、分布均值和标准差；及根据所述高斯混合模型概率函数和所述最优参数，生成所述高斯混合干扰信号时域函数。
9、在某些实施方式中，所述根据预设分布数据求取所述目标高斯混合模型对应的高斯混合模型概率函数的最优参数，包括：获取不同的参数组合，所述参数组合包括每个所述高斯分布函数的权值、分布均值和标准差；计算每个所述参数组合下，所述预设分布数据的属于各个所述高斯分布函数的分布概率，并根据所述分布概率更新所述参数组合；确定目标参数组合，所述目标参数组合为更新前后的所述参数组合的误差值小于预设误差值的所述参数组合。
10、在某些实施方式中，所述将所述矩形脉冲信号作为输入边界条件，输入到预设的仿真软件仿真预设次数，以输出待仿真晶体管的退化率，包括：在所述矩形脉冲信号中确定多个仿真点；将多个所述仿真点对应的电压作为所述待仿真晶体管的栅极电压依次输入，进行预设次数的仿真，所述矩形脉冲信号的多个仿真点均输入完成的情况下为一次仿真；及检测进行预设次数的仿真后的所述待仿真晶体管的当前漏极电流，根据所述当前漏极电流和初始漏极电流，确定所述退化率。
11、在某些实施方式中，所述退化率通过所述当前漏极电流和所述初始漏极电流的第一比值进行表征，或者，所述退化率通过所述初始漏极电流和所述当前漏极电流的差值与所述初始漏极电流的第二比值进行表征。
12、在某些实施方式中，以所述矩形脉冲信号进行仿真时的仿真点数量小于以所述周期性干扰信号进行仿真时的仿真点数量。
13、在某些实施方式中，所述仿真软件根据预设的可靠性仿真模型进行仿真，所述可靠性仿真模型根据所述待仿真晶体管的类型确定。
14、在某些实施方式中，所述待仿真晶体管包括横向扩散金属氧化物半导体晶体管，所述可靠性仿真模型包括反应扩散模型。
15、在某些实施方式中，多个所述电磁脉冲信号分别由多个气体绝缘开关设备同频并行运行产生。
16、在某些实施方式中，所述待仿真晶体管包括二极管或三极管。
17、本申请实施方式的可靠性仿真装置包括获取模块、模拟模块、转换模块及仿真模块。所述获取模块用于获取电磁干扰信号的周期性干扰信号，所述电磁干扰信号由多个电磁脉冲信号叠加而成。所述模拟模块用于所述周期性干扰信号进行高斯混合模拟，以获取高斯混合干扰信号时域函数；所述转换模本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可靠性仿真方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述根据所述高斯混合干扰信号时域函数和预设加速因子模型，将所述周期性干扰信号转换为矩形脉冲信号，包括：
3.根据权利要求2所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述根据所述待仿真晶体管的预设应力参数，确定所述预设加速因子模型，包括：
4.根据权利要求1或2所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述退化一致性条件包括：
5.根据权利要求1所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述获取电磁干扰信号的周期性干扰信号，包括：
6.根据权利要求1所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述对所述周期性干扰信号进行高斯混合模拟，以获取高斯混合干扰信号时域函数，包括：
7.根据权利要求6所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述采用期望最大值算法，根据所述目标高斯混合模型对所述周期性干扰信号进行高斯混合模拟，以获取高斯混合干扰信号时域函数包括：
8.根据权利要求7所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述根据预设分布数据求取所述目标高斯混合模
9.根据权利要求1所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述将所述矩形脉冲信号作为输入边界条件，输入到预设的仿真软件仿真预设次数，以输出待仿真晶体管的退化率，包括：
10.根据权利要求9所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述退化率通过所述当前漏极电流和所述初始漏极电流的第一比值进行表征，或者，所述退化率通过所述初始漏极电流和所述当前漏极电流的差值与所述初始漏极电流的第二比值进行表征。
11.根据权利要求1所述的可靠性仿真方法，其特征在于，以所述矩形脉冲信号进行仿真时的仿真点数量小于以所述周期性干扰信号进行仿真时的仿真点数量。
12.根据权利要求1所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述仿真软件根据预设的可靠性仿真模型进行仿真，所述可靠性仿真模型根据所述待仿真晶体管的类型确定。
13.根据权利要求12所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述待仿真晶体管包括横向扩散金属氧化物半导体晶体管，所述可靠性仿真模型包括反应扩散模型。
14.根据权利要求1所述的可靠性仿真方法，其特征在于，多个所述电磁脉冲信号分别由多个气体绝缘开关设备同频并行运行产生。
15.根据权利要求1所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述待仿真晶体管包括二极管或三极管。
16.一种可靠性仿真装置，其特征在于，所述可靠性仿真装置包括：
17.根据权利要求16所述的可靠性仿真装置，其特征在于，所述转换模块还用于：根据所述待仿真晶体管的预设应力参数，确定所述预设加速因子模型；根据退化一致性条件、所述预设加速因子模型、所述高斯混合干扰信号时域函数、所述待仿真晶体管的栅氧厚度、所述周期性干扰信号的有效起始时刻及所述周期性干扰信号的有效终止时刻获取等效脉冲电压；及根据所述等效脉冲电压、所述周期性干扰信号的有效起始时刻及所述周期性干扰信号的有效终止时刻，确定所述矩形脉冲信号。
18.根据权利要求17所述的可靠性仿真装置，其特征在于，所述转换模块还用于：对多个测试晶体管在恒温下进行加速电场实验，通过对每个所述测试晶体管施加不同强度的恒定电场，得到各个所述测试晶体管的实际失效时间，其中，多个所述测试晶体管规格及型号相同；将每个所述测试晶体管的所述恒定电场和对应的所述实际失效时间作为一组数据，根据多组数据拟合得到失效时间模型，其中，所述测试晶体管的规格及型号与所述待仿真晶体管的规格及型号相同；根据所述失效时间模型及一组所述数据获取预设应力参数；及根据所述预设应力参数、有效电场静应力及真实电场应力获取所述预设加速因子模型。
19.根据权利要求16或17所述的可靠性仿真装置，其特征在于，所述退化一致性条件包括：
20.根据权利要求16所述的可靠性仿真装置，其特征在于，所述获取模块还用于获取所述电磁干扰信号的信号特征周期；及根据所述信号特征周期从所述电磁干扰信号中获取周期性干扰信号。
21.根据权利要求16所述的可靠性仿真装置，其特征在于，所述模拟模块还用于根据所述周期性干扰信号的波峰数量，获取与所述波峰数量对应的目标高斯混合模型；及采用期望最大值算法，根据所述目标高斯混合模型对所述周期性干扰信号进行高斯混合模拟，以获取高斯混合干扰信号时域函数。
22.根据权利要求21所述的可靠性仿真装置，其特征在于，所述模拟模块还用于将所述周期性干扰信号时域内的电压强度转换为时域内的概率密度，所述概率密度根据电压强度值和电...
【技术特征摘要】
1.一种可靠性仿真方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述根据所述高斯混合干扰信号时域函数和预设加速因子模型，将所述周期性干扰信号转换为矩形脉冲信号，包括：
3.根据权利要求2所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述根据所述待仿真晶体管的预设应力参数，确定所述预设加速因子模型，包括：
4.根据权利要求1或2所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述退化一致性条件包括：
5.根据权利要求1所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述获取电磁干扰信号的周期性干扰信号，包括：
6.根据权利要求1所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述对所述周期性干扰信号进行高斯混合模拟，以获取高斯混合干扰信号时域函数，包括：
7.根据权利要求6所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述采用期望最大值算法，根据所述目标高斯混合模型对所述周期性干扰信号进行高斯混合模拟，以获取高斯混合干扰信号时域函数包括：
8.根据权利要求7所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述根据预设分布数据求取所述目标高斯混合模型对应的高斯混合模型概率函数的最优参数，包括：
9.根据权利要求1所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述将所述矩形脉冲信号作为输入边界条件，输入到预设的仿真软件仿真预设次数，以输出待仿真晶体管的退化率，包括：
10.根据权利要求9所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述退化率通过所述当前漏极电流和所述初始漏极电流的第一比值进行表征，或者，所述退化率通过所述初始漏极电流和所述当前漏极电流的差值与所述初始漏极电流的第二比值进行表征。
11.根据权利要求1所述的可靠性仿真方法，其特征在于，以所述矩形脉冲信号进行仿真时的仿真点数量小于以所述周期性干扰信号进行仿真时的仿真点数量。
12.根据权利要求1所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述仿真软件根据预设的可靠性仿真模型进行仿真，所述可靠性仿真模型根据所述待仿真晶体管的类型确定。
13.根据权利要求12所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述待仿真晶体管包括横向扩散金属氧化物半导体晶体管，所述可靠性仿真模型包括反应扩散模型。
14.根据权利要求1所述的可靠性仿真方法，其特征在于，多个所述电磁脉冲信号分别由多个气体绝缘开关设备同频并行运行产生。
15.根据权利要求1所述的可靠性仿真方法，其特征在于，所述待仿真晶体管包括二极管或三极管。
16.一种可靠性仿真装置，其特征在于，所述可靠性仿真装置包括：
17.根据权利要求16所述的可靠性仿真装置，其特征在于，所述转换模块还用于：根据所述待仿真晶体管的预设应力参数，确定所述预设加速因子模型；根据退化一致性条件、所述预设加速因子模型、所述高斯混合干扰信号时域函数、所述待仿真晶体管的栅氧厚度、所述周期性干扰信号的有效起始时刻及所述周期性干扰信号的有效终止时刻获取等效脉冲电压；及根据所述等效脉冲电压、所述周期性干扰信号的有效起始时刻及所述周期性干扰信号的有效终止时刻，确定所述矩形脉冲信号。
18.根据权利要求17所述的可靠性仿真装置，其特征在于，所述转换模块还用于：对多个测试晶体管在恒温下进行加速电场实验，通过对每个所述测试晶体管施加不同强度的恒定电场，得到各个所述测试晶体管的实际失效时间，其中，多个所述测试晶体管规格及型号相同；将每个所述测试晶体管的所述恒定电场和对应的所述实际失效时间作为一组数据，根据多组数据拟合得到失效时间模型，其中，所述测试晶体管的规格及型号与所述待仿真晶体管的规格及型号相同；根据所述失效时间模型及一组所述数据获取预设应力参数；及根据所述预设应力参...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱亚星，赵东艳，陈燕宁，刘芳，吴波，王凯，王柏清，宋斌斌，连亚军，
申请(专利权)人：北京智芯微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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