gTdev 1.5.4

高效碳基测试运算模块

高效碳基测试运算模块

gTixi适用于高效碳基芯片测试的函数库
由魏楠和李若铭开发
联系开发者：[e-mail]
gitee项目：https://gitee.com/lxwk1spectre/gdevsample

功能介绍

该模块主要用于芯片开发过程中的各种数据处理。包括从测试文件中提取数据，对曲线进行各种基本操作，以及各种类型器件的性能参数提取。

使用说明

安装gTixi库

在命令行中输入 pip3 install gTdev

一个简单的使用范例

import pandas as pd
import gTdev#导入gTdev模块

#读取文件，测试文件已经放到同文件夹的data目录下，支持同时放入多个文件批量处理
testFiles = gTdev.gtfile(location='./data',X_Axis='GateV',Y_Axis='BulkV')
#gtfile的返回值为list，list里的元素为gTdev.gtfile.curve

#提取参数
result = []#用于存储提取到的参数
for curve in testFiles.curves:#对每个提取到的曲线分别处理
    #根据curve的x,y实例化反相器
    inv = gTdev.inverter(curve.x,curve.y)
    #提取反相器的转换阈值电压，增益，回滞，噪声容限-高，噪声容限-低，并放入result中
    result.append([curve.name, inv.Vm, inv.gain, inv.hys, inv.NMH, inv.NML])
#添加表头，转化为pandas的DataFrame格式化输出
result = pd.DataFrame(result,columns=['name',"Vm","gain","hys","NMH","NML"])
print(result)

文档

文件处理

曲线：curve

• class
• 用于存储单条曲线数据的类

curve(x, y, name='', info={})

• x,y
  • list
  • 曲线的x轴数据和y轴数据
• name
  • str
  • 曲线的名字
• info
  • dict
  • 曲线包含的其他信息，例如输出特性曲线的Vgs等信息

curve.curve

• turple
  • 值为(self.x,self.y)

curve.x, curve.y, curve.name, curve.info

见构造函数说明

文件解析：gtfile()？

• class
• 从excel文件中获取特定列的数据

gtfile(key='.xls',location='./',X_Axis='GateV',Y_Axis="DrainI")

• key
  • str
  • 过滤excel文件的关键字
• location
  • str
  • 搜索文件的目录
• X_Axis, Y_Axis
  • str
  • X轴、Y轴的列名
• absY
  • bool
  • 提取曲线数据时，是否对Y取绝对值。

gtfile.files

• set
  • str
  • 被过滤出来的文件名
• gtfile.files.add(str)
  • 手动添加文件
• gtfile.files.clear(str)
  • 清空所有文件。

gtfile.curves

• list
  • curve
  • 提取到的曲线

gtfile.getFile()

根据self.key和self.location获取文件。文件会被保存到self.files中，可以使用set类的所有操作，比如使用self.files.add("/b.xls")手动添加文件。

gtfile.getcurves(absY=True)

根据self.X_Axis和self.Y_Axis获取曲线。

• absY
  • bool
  • 在提取Y_Axis时，默认会对Y的值取绝对值。设置为False时，Y轴数据不会取绝对值。

在实例化gtfile类时，会自动运行getfile()和getcurves()函数进行提取曲线，一般不需要使用这两个函数进行手动添加。

gtfile.cutcurve(start,end)

根据start和end的值，对曲线进行截取

通用: gTdev.gtdevCommon

物理量: gTdev.gtdevCommon.physicalQuantity

• class
• 用于存储提取出的参数的类

physicalQuantity(num,unit)

• 根据物理量的值和单位初始化物理量

physicalQuantity.num

• float
• 物理量的值

physicalQuantity.unit

• str
• 物理量的单位

physicalQuantity.str()

• 用于print物理量实例，默认保留4位有效数字，输出格式为 "{:.4g}{}".format(self.num,self.unit)

晶体管 gtmos

gtmos.transcurve

分析转移曲线的类

transcurve(Vgs:list,Id:list)

• Vgs, Id
  • list
  • 源漏电流与栅压

transcurve.Ion, transcurve.Ioff, transcurve.OOR,

transcurve.Vth, transcurve.Gm, transcurve.SS

实例化类之后，不需要进行任何操作，即可直接读取电学参数,相应的计算会在读取的时候自动进行。
返回值为physicalQuantity。可以直接print(output)或者使用output.num读取数值进行进一步计算。

• 提取方法
  • Ion：饱和电流
    • 曲线的最大值
  • Ioff：关态电流
    • 曲线的最小值
  • OOR：开关比
    • log(Ion/Ioff)
  • Vth:阈值电压
    • 见VthMod
  • Gm:跨导
    • 跨导的定义是dVgs/dId
    • 这里取的是跨导的最大值，
      • 以相邻两个点的斜率作为该点的导数dy/dx|x=x1 = (y1-y2)/(x1-x2)
  • SS:亚阈值摆幅
    • 定义：亚阈值区域中dVgs/dlog(Ids)
    • 对数坐标中求导，找到斜率最大的Vgs点
    • 在跨导最大的点两侧，将斜率大于0.85最大斜率的所有点作为线性区
    • 对线性区的点进行线性拟合的斜率即为亚阈值摆幅

transcurve.vthMod

• int
• 提取阈值电压的方法
  • 1：线性反向延长法
    • 求斜率，以斜率最大点左右，斜率大于0.8倍最大斜率的所有点为线性区
    • 线性回归，然后反向延长，与x轴的交点作为阈值电压
  • 0: 印刷电子学法
    • 将电流开根号
    • 一下步骤同线性反向延长法
  • 2：最大跨导法
    • 以跨导最大值的Vgs作为阈值电压

transcurve.getVth(mod=None)

• 根据指定的计算方法，重新计算阈值电压。

反相器 gtInv

gtInv.inverter

分析反相器参数的类

inverter(vin:float,vout:float,vdd:float)

• vin
  • 输入电压
• vout
  • 输出电压
• vdd
  • 工作电压

inverter.Vm, inverter.NMH, inverter.NML

inverter.hys, inverter.gain

实例化类之后，不需要进行任何操作，即可直接读取电学参数,相应的计算会在读取的时候自动进行。
返回值为physicalQuantity。可以直接print(output)或者使用output.num读取数值进行进一步计算。

• 提取方法
  • Vm：转换阈值
    • 反相器曲线与y=x的交点的Vin作为转换阈值
  • NMH, NML：噪声容限
    • 反相器曲线上斜率为-1的点有两个，分别为(xH,yH)和(xL,yL)
    • NMH = xH-yL, NML = yH - xL
  • hys: 回滞
    • 反相器曲线与 y = (max(Vout)+min(Vout)) / 2 有两个交点
    • 两个交点的差作为回滞
  • gain：增益
    • dVout/dVin的最大值作为反相器增益

版本迭代

1.5.4

• 241010
  • 添加失效分类的判断

1.5.2

• 240801
  • 修改失效分析函数的参量

1.5.2

• 240723
  • 修正Gm提取方案，避免PMOS的Gm会被提取为负值
  • 修改失效判断的逻辑，避免因数据类型带来的bug

1.5.0

• 240723
  • trancurve类添加GateI的记录
  • trancurve类添加判断器件失效的函数

1.4.0

• 240312
  • 修改了回滞的算法，以Vth或者Vm的变化作为回滞的值
  • 关态电流先平滑后提取

1.3.0

• 240125
  • 增加了listpara和paraname功能
  • 增加了提取噪声的功能

1.2.0

• 231008
  • 增加了稳定性
  • 曲线名添加了文件名以示区分不同的文件
  • 可以修改sheetName以适应不同的规范

1.1.0

• 230628
  • 优化了亚阈值摆幅的算法，如果关态附近电流波动太大，会尝试用不同的limit切除一部分数据，最终判断出最合适的线性区，再进行亚阈值摆幅的提取。
  • 将优化关态波动的算法应用的阈值电压的提取，和最大跨导的提取上
  • 曲线增加cut函数，可以截取一部分曲线进行分析。

1.0.0

• 230601
  • 正式上线

0.0.3

• 230522
  • 初始版本发布。