《電子技術(shù)應(yīng)用》
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AI驅(qū)動(dòng)的高精度半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)助力中國(guó)科研

2019-03-27

半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試,是微電子、材料、物理等基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié),高精密儀器完全為國(guó)外公司壟斷,傳統(tǒng)的測(cè)試儀器價(jià)格昂貴,軟件和測(cè)試功能單一而且不方便擴(kuò)展。針對(duì)參數(shù)測(cè)試中IV,CV,低頻噪聲等測(cè)試需求,往往需要依靠不同的獨(dú)立測(cè)試設(shè)備,連接復(fù)雜,使用不便,并且成本也很高。

“軟件定義測(cè)試,算法突破硬件限制”,基于模塊化硬件平臺(tái),應(yīng)用人工智能算法,拓展硬件固有的測(cè)試能力,大幅提高測(cè)試精度和速度。博達(dá)微算法團(tuán)隊(duì)全部來(lái)自清華大學(xué)電子系,從2016年開(kāi)始團(tuán)隊(duì)把算法應(yīng)用轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體測(cè)試領(lǐng)域,博達(dá)微團(tuán)隊(duì)用于量產(chǎn)測(cè)試的學(xué)習(xí)算法論文獲得2018年DATE大會(huì)的最佳論文(Best Paper),同年也發(fā)布了半導(dǎo)體參數(shù)化測(cè)試系統(tǒng)FS-Pro,集成高速高精度IV,CV和低頻噪聲測(cè)試一體,產(chǎn)品迅速被領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司,大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)采用。

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在科研領(lǐng)域,短短一年時(shí)間內(nèi),F(xiàn)S-Pro 已被國(guó)內(nèi)30多所大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)所采用,在先進(jìn)器件和材料等領(lǐng)域的測(cè)試表現(xiàn)非常出色。它集 IV,CV 與 1/f noise測(cè)試于一體,高精度、低成本、綜合的半導(dǎo)體器件表征分析能力靈活滿(mǎn)足學(xué)術(shù)科研用戶(hù)的不同測(cè)試需求,大大節(jié)省了測(cè)試設(shè)備采購(gòu)開(kāi)支。它是目前世界上唯一一款集成了所有常用低頻特性測(cè)量于一體,在單臺(tái)儀器內(nèi)完成所有測(cè)試需求的半導(dǎo)體分析儀。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的PXI模塊化硬件結(jié)構(gòu),通用的軟件平臺(tái),內(nèi)置測(cè)量軟件提供數(shù)百個(gè)預(yù)定義的測(cè)試模板和功能,實(shí)現(xiàn)即插即用體驗(yàn),使其成為半導(dǎo)體器件與先進(jìn)材料研究方面的得力助手。

清華大學(xué)微電子所王燕教授采購(gòu)了三套FS-Pro 用于科研和教學(xué),她說(shuō):“國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體微電子產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)微電子專(zhuān)業(yè)的人才提出了新的要求。對(duì)于微電子教學(xué)來(lái)說(shuō),需要使得學(xué)生能夠完整地了解半導(dǎo)體器件測(cè)量到建模仿真的整個(gè)流程。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)量設(shè)備基本上均為進(jìn)口設(shè)備,體積龐大,價(jià)格高昂,不適合于用來(lái)進(jìn)行微電子教學(xué)。博達(dá)微科技FS-Pro 出現(xiàn)后,引起了我們極大的興趣,經(jīng)過(guò)調(diào)研和試用,我們發(fā)現(xiàn)該款測(cè)量設(shè)備在測(cè)量分辨率,精度,C-V帶寬上均達(dá)到了進(jìn)口設(shè)備的水準(zhǔn),同時(shí)該款設(shè)備配備了博達(dá)微的建模旗艦產(chǎn)品—模型參數(shù)提取軟件MeQLab ,因此在教學(xué)上實(shí)現(xiàn)了測(cè)量到建模仿真的完整流程,在教學(xué)上更加貼近半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用。同時(shí)設(shè)備在成本上與進(jìn)口設(shè)備相比有著非常大的優(yōu)勢(shì),在體積上非常小巧,因此清華大學(xué)微電子專(zhuān)業(yè)此次采購(gòu)了3套博達(dá)微FS-Pro 作為微電子教學(xué)設(shè)備,該設(shè)備極大地助力于我們培養(yǎng)符合半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)需要的應(yīng)用型人才?!?/p>

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今年1月份,南京大學(xué)王肖沐教授課題組在Nature Nanotechnology發(fā)表了研究成果論文《Observation of ballistic avalanche phenomena in nanoscale vertical InSe/BP heterostructures》,首次在二維材料垂直異質(zhì)結(jié)中提出和實(shí)現(xiàn)了一種新型的PN結(jié)擊穿機(jī)制“彈道雪崩”,并首次制作出了性能優(yōu)異的中紅外彈道雪崩光電探測(cè)器和彈道雪崩場(chǎng)效應(yīng)晶體管。王肖沐教授是FS-Pro 的第一批用戶(hù),他是新型納米器件研究領(lǐng)域知名科學(xué)家,眾多論文中很多被領(lǐng)先的會(huì)議期刊精選。王教授畢業(yè)于清華大學(xué)和香港中文大學(xué),曾任耶魯大學(xué)博士后研究員。他說(shuō):“我們的研究工作需要綜合的半導(dǎo)體器件表征分析能力,包括對(duì)于IV,CV以及1/f噪聲的精準(zhǔn)測(cè)量,由于我們經(jīng)常在新型器件結(jié)構(gòu)上進(jìn)行各方面研究,因此我們需要設(shè)備的測(cè)量設(shè)置足夠靈活以滿(mǎn)足我們的不同測(cè)試需求。博達(dá)微FS-Pro?對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)驚喜,可提供0.1fA和1fA兩檔靈敏度解決方案,其模塊化架構(gòu)不僅可以幫助我們?cè)谖磥?lái)輕松升級(jí)到CV和1/f噪聲測(cè)試,還可以根據(jù)我們的測(cè)試要求進(jìn)行靈活配置。與之前使用的傳統(tǒng)儀器相比,博達(dá)微FS-Pro 系列測(cè)試速度也要快很多,內(nèi)置軟件界面簡(jiǎn)潔,操作簡(jiǎn)單,他們還提供了一個(gè)工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的器件建模平臺(tái),可以將我們的研究成果直接轉(zhuǎn)化用于電路設(shè)計(jì)。與此同時(shí),成本較之同類(lèi)產(chǎn)品也非常有競(jìng)爭(zhēng)力?!?/p>

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周楊波博士,南昌大學(xué)特聘教授,畢業(yè)于北京大學(xué)物理學(xué)院并于愛(ài)爾蘭圣三一大學(xué)物理系取得博士后學(xué)位,優(yōu)秀青年學(xué)者。周楊波教授當(dāng)前的研究主要圍繞二維功能材料(如石墨烯、氮化硼、二硫化鉬等)展開(kāi),在該領(lǐng)域取得了一系列具有國(guó)際影響力的成果,自2007年以來(lái)在Nature Communications,Advanced Materials, Nano Letters等期刊發(fā)表論文30余篇?!拔业谝淮我?jiàn)到FS-Pro 系列半導(dǎo)體測(cè)試儀時(shí),是在進(jìn)行設(shè)備調(diào)研造訪(fǎng)博達(dá)微公司的時(shí)候,雖然當(dāng)時(shí)已經(jīng)見(jiàn)過(guò)一些文字材料,但還是被該設(shè)備的小巧所吸引了,這臺(tái)設(shè)備比我以前用過(guò)的同類(lèi)其他廠家的測(cè)試儀(有的如今經(jīng)過(guò)了產(chǎn)品升級(jí)似乎變得更龐大了)相比簡(jiǎn)直小了一大圈,這對(duì)于經(jīng)常需要移動(dòng)測(cè)試設(shè)備至不同實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的我來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)直是一大福音。同時(shí),雖然體積縮小了,功能卻絲毫沒(méi)有縮減,各種常用測(cè)試功能一應(yīng)俱全。同時(shí),針對(duì)我所測(cè)試的納米器件,在寬量程設(shè)置下,保持高精度的同時(shí)依舊有很快的測(cè)試速度。最重要的是,博達(dá)微公司能針對(duì)我們的特定需求,對(duì)測(cè)試儀的軟件功能實(shí)現(xiàn)一定程度的定制化。例如,我采購(gòu)半導(dǎo)體測(cè)試儀的一大目的是應(yīng)用于低溫探針臺(tái),實(shí)現(xiàn)納米器件的變溫、變磁場(chǎng)測(cè)試。博達(dá)微公司的工程師在與我進(jìn)行溝通、了解具體需求后,便切實(shí)地著手開(kāi)始這一部分測(cè)試功能的定制開(kāi)發(fā),我非常期待能盡快拿到相關(guān)的軟件測(cè)試版本,并與他們保持交流,進(jìn)一步完善功能,讓測(cè)試設(shè)備發(fā)揮出更為強(qiáng)大的性能。”周楊波教授評(píng)價(jià)到。

FS-Pro 也助力復(fù)旦大學(xué)微納器件公共平臺(tái)科研項(xiàng)目,為國(guó)家重點(diǎn)先進(jìn)器件科研項(xiàng)目提供有力的數(shù)據(jù)支撐,尤其在先進(jìn)的低頻噪聲測(cè)試,在與同類(lèi)進(jìn)口產(chǎn)品對(duì)比后,復(fù)旦大學(xué)項(xiàng)目負(fù)責(zé)老師給予了非常高的評(píng)價(jià)。

博達(dá)微FS-Pro 系列憑借其強(qiáng)大的測(cè)試能力及超高的性?xún)r(jià)比,自發(fā)布以來(lái),短短一年時(shí)間內(nèi)已經(jīng)被超過(guò)30家大學(xué)所采用,成為科研和教學(xué)工具的首選:

完整方案:包含IV,CV, 1/f noise等常用低頻參數(shù)的一體化測(cè)量解決方案,是目前業(yè)界唯一。

模塊化架構(gòu):PXIe模塊化架構(gòu),可靈活拓展?jié)M足用戶(hù)不同測(cè)試需求。

高性?xún)r(jià)比:基于應(yīng)用優(yōu)化硬件,只為用戶(hù)提供適合而非昂貴的硬件。

即插即用:內(nèi)置LabExpress?軟件系統(tǒng),所有測(cè)量只需點(diǎn)擊幾下鼠標(biāo),簡(jiǎn)單易用,無(wú)需參閱繁瑣說(shuō)明書(shū)。

寬量程應(yīng)用:電壓范圍至200V, 電流3A(脈沖,標(biāo)準(zhǔn)1A),靈敏度可達(dá)0.1fA。

建模及仿真:業(yè)界唯一提供可選內(nèi)置器件建模與仿真軟件,測(cè)量數(shù)據(jù)可一鍵導(dǎo)入至建模平臺(tái)軟件MeQLab?進(jìn)行測(cè)量后數(shù)據(jù)分析與器件建模仿真。


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