【ZiDongHua 之“自動化學(xué)院派”收錄關(guān)鍵詞： 北京大學(xué) 機器學(xué)習(xí) 電子設(shè)計自動化】
　　
　　北大EDA | iMoB v3.0 Release 2025 Q2版本升級！基于機器學(xué)習(xí)建模到電路仿真的一站式解決方案
　　
　　產(chǎn)品背景
　　
　　隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和5G等新興技術(shù)的迅猛發(fā)展，集成電路正向小型化、高頻率和高功率的方向加速。與此同時，新材料和新結(jié)構(gòu)的涌現(xiàn)，推動了半導(dǎo)體領(lǐng)域的創(chuàng)新，但目前仍然缺乏完善的器件模型和有效的驗證手段來評估這些新材料在電路中的性能，這使得快速建立相應(yīng)的器件模型變得尤為緊迫。
　　
　　在前期iMoB基礎(chǔ)上，無錫北京大學(xué)電子設(shè)計自動化研究院研發(fā)推出了iMoB v3.0 Release 2025 Q2?？蓪崿F(xiàn)從數(shù)據(jù)到建模再到電路仿真的一站式解決方案，支持多個電路仿真工具，并集成了開源的電路仿真工具。可大大加速材料數(shù)據(jù)到電路模型的轉(zhuǎn)換過程從而加速新材料在實際應(yīng)用中的開發(fā)和部署。此次發(fā)布中，我們以仿真獲得的FinFET數(shù)據(jù)為例，詳細(xì)介紹了使用iMoB進(jìn)行器件建模和電路仿真的新功能。
　　
　　01
　　
　　iMoB v3.0 Release 2025 Q2全新版本介紹
　　
　　iMoB v3.0 Release 2025 Q2 中，在前期iMoB的I-V模型基礎(chǔ)上，集成了C-V模型從數(shù)據(jù)到建模再到電路仿真的一站式解決方案。新增C-V模型DC仿真功能，可精確模擬器件電容隨電壓的變化特性，支持C-Vgs（柵壓） 和 C-Vds（漏壓） 曲線仿真。新增環(huán)形振蕩器瞬態(tài)仿真模塊，為C-V模型提供動態(tài)驗證平臺，確保模型在電路級應(yīng)用中的收斂性和時序準(zhǔn)確性。
　　
　　在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建功能中，我們引入了可視化選項卡與結(jié)構(gòu)圖展示，該方法顯著提升了交互性與可視化效果，使用戶在設(shè)置每一層參數(shù)（如激活函數(shù)、神經(jīng)元數(shù)量、輸入輸出等）時，能夠?qū)崟r看到對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，并支持交互式地添加、刪除或修改網(wǎng)絡(luò)層，顯著提升了使用的靈活性與直觀性，降低了學(xué)習(xí)門檻，也更方便調(diào)試與驗證結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。
　　
　　iMoB v3.0 Release 2025 Q2 提供7nm節(jié)點-FinFET樣例數(shù)據(jù)、C-V仿真網(wǎng)表及環(huán)形振蕩器仿真網(wǎng)表。
　　
　　02
　　
　　iMoB 各版本對比
 
　　
　　03
　　
　　iMoB 建模流程
　　
　　支持器件模型集成的定制化
　　
　　步驟01
　　
　　導(dǎo)入測試數(shù)據(jù)
　　
　　步驟02
　　
　　設(shè)置神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(選項卡/腳本)
　　
　　步驟03
　　
　　采用機器學(xué)習(xí)求解參數(shù)
　　
　　步驟04
　　
　　根據(jù)求解參數(shù)預(yù)測數(shù)據(jù)
　　
　　步驟05
　　
　　對比測試數(shù)據(jù)和預(yù)測數(shù)據(jù)
　　
　　步驟06
　　
　　生成Verilog-A
　　
　　步驟07
　　
　　進(jìn)行SPICE仿真
　　
　　04
　　
　　iMoB 主要功能介紹
　　
　　1 設(shè)置神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和訓(xùn)練（可采取3種方式）
　　
　　調(diào)控選項卡設(shè)置神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及訓(xùn)練
　　
　　采用默認(rèn)腳本模板進(jìn)行自定義設(shè)置
　　
　　加載用戶自定義腳本
　　
　　調(diào)控可視化選項卡設(shè)置神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及訓(xùn)練
　　
　　采用可視化選項卡界面進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，幫助用戶更方便靈活地構(gòu)建自定義神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。用戶可通過選項卡逐步配置各層參數(shù)（如輸入輸出、激活函數(shù)、優(yōu)化器等），軟件會自動生成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，直觀展示層級與連接關(guān)系。支持交互式調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，方便快速嘗試和優(yōu)化模型。該功能對器件建模等非編程用戶友好，同時也提升了開發(fā)者的建模效率與靈活性。
 
　　
　　采用選項卡設(shè)置神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，用戶通過選項卡設(shè)置機器學(xué)習(xí)訓(xùn)練的參數(shù)（例如：訓(xùn)練次數(shù)、學(xué)習(xí)率、損失函數(shù)等等），此外，iMoB將訓(xùn)練過程可視化，實時監(jiān)測訓(xùn)練過程中訓(xùn)練集和測試集的精度。
　　
　　采用默認(rèn)腳本模板進(jìn)行自定義設(shè)置
　　
　　加載腳本模板，iMoB 為用戶提供了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練腳本的模板示例，保留了與數(shù)據(jù)加載、輸入輸出等相關(guān)的基本結(jié)構(gòu)，便于用戶了解整體流程，用戶可基于現(xiàn)有模板進(jìn)行自定義擴展與修改，以適配特定建模需求。
　　
　　加載用戶自定義腳本
　　
　　加載腳本模板，iMoB 為用戶提供了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練腳本的模板示例，保留了與數(shù)據(jù)加載、輸入輸出等相關(guān)的基本結(jié)構(gòu)，便于用戶了解整體流程，用戶可基于現(xiàn)有模板進(jìn)行自定義擴展與修改，以適配特定建模需求。
　　
　　加載自定義腳本文件，用戶可配置本地編輯器編輯腳本導(dǎo)入iMoB進(jìn)行訓(xùn)練。
　　
　　Nmos CV訓(xùn)練結(jié)果：
 
　　
　　Pmos CV訓(xùn)練結(jié)果：
　　
　　2 一鍵生成Verilog-A
　　
　　用戶導(dǎo)入測試數(shù)據(jù)，訓(xùn)練完成后，可一鍵生成Verilog-A文件，用于SPICE仿真。
　　
　　3 仿真網(wǎng)表
　　
　　1、提供默認(rèn)網(wǎng)表
　　
　　軟件內(nèi)置默認(rèn)的器件仿真網(wǎng)表、環(huán)形振蕩器仿真網(wǎng)表。
　　
　　2、支持新建網(wǎng)表
　　
　　新建網(wǎng)表時用戶可調(diào)控選項卡選擇模型文件、輸出文件，生成的網(wǎng)表模板將包含上述信息，無需用戶手動添加。
　　
　　3、用戶自定義網(wǎng)表
　　
　　支持用戶配置編輯器進(jìn)行網(wǎng)表編輯，加載自定義網(wǎng)表。
　　
　　4 進(jìn)行SPICE仿真
　　
　　模型和網(wǎng)表完成后，可進(jìn)行一站式SPICE仿真，默認(rèn)采用ngspice,同樣支持用戶配置其他仿真器進(jìn)行仿真。
　　
　　使用訓(xùn)練生成的模型進(jìn)行C-V、反相器和環(huán)形振蕩器瞬態(tài)仿真。仿真結(jié)果采用開源工具gnuplot進(jìn)行畫圖，如下所示：
　　
　　電容特性：
　　
　　最后，歡迎您與我們聯(lián)系，進(jìn)一步了解或試用iMoB v3.0 Release 2025 Q2，如果您有器件模型開發(fā)的需求，歡迎聯(lián)系我們，我們會提供為您定制的器件模型開發(fā)及一站式器件參數(shù)提取服務(wù)。