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高于 100GHz 频率的微波电路。目前，一般书籍都采用 Level 2 的 MOS Model 进行计算和估
算，与 Foundry 经常提供的 Level 49 和 Mos 9、EKV 等 Library 不同，而以上 Model 要比
Level 2 的 Model 复杂的多，因此 Designer 除利用 Level 2 的 Model 进行电路的估算以外，
还一定要使用电路仿真软件 Hspice、Spectre 等进行仿真，以便得到精确的结果。
本节将从最基本的设计和使用开始，逐步带领读者熟悉 Hspice 的使用，并对仿真结果
加以讨论，配与实例，以便建立 IC 设计的基本概念。在最后还将对 Hspice 的收敛性做深
入细致的讨论。
Hspice 输入网表文件为。sp 文件，模型和库文件为。inc 和。lib，Hspice 输出文件有运
行状态文件。st0、输出列表文件。lis、瞬态分析文件。tr#、直流分析文件。sw#、交流分析
文件。ac#、测量输出文件。m*#等。其中，所有的分析数据文件均可作为 AvanWaves 的输入
文件用来显示波形。
表 1。1 Hspice 所使用的单位
单位缩写 含义
F （f ） 1e…15
P （p ） 1e…12
N （n ） 1e…09
U （u ） 1e…06
M （m ） 1e…03
K （k ） 1e＋03
Meg （meg ） 1e＋06
G （g ） 1e＋09
T （t ） 1e＋12
DB （db ） 20log10
注：Hspice 单位不区分大小写
1。2 输入网表文件
输入网表（Netlist ）文件主要由以下几部分组成：
1
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1。3 电路元器件及模型描述
TITLE
（1）电路元器件
。INCLUDE
Hspice 要求电路元器件名称必须以规定的字
。LIB MACRO
母开头，其后可以是任意数字或字母。除了名称之
元件描述 外，还应指定该元器件所接节点编号和元件值。有
信号源描述 源器件包括二极管（D）、MOS管（M）、BJT管（Q）、
JFET和MESFET（J）、子电路（X）和宏、Behavioral
分析命令
器件（E，G）、传输线（T，U，W）等。这里值得注
测量命令
意的是MOS、JFET和MESFET的L和W的scale是m，而不
。ALTER 是um。
。END ①电阻，电容，电感等无源元件描述方式如下：
R1 1 2 10k （表示节点 1 与 2 间有电阻R1，阻
值为 10k 欧）
C1 1 2 1pf （表示节点 1 与 2 间有电容C1，电容值为 1pf）
L1 1 2 1mh （表示节点 1 与 2 间有电感L1，电感值为 1mh）
半导体器件包括二极管、双极性晶体管、结形场效应晶体管、MOS 场效应晶体管等，
这些半导体器件的特性方程通常是非线性的，故也成为非线性有源元件。在电路CAD工具进
行电路仿真时，需要用等效的数学模型来描述这些器件。
②二极管描述语句如下：
DXXXX N＋ NMNAME
D 为元件名称，N＋和N…分别为二极管的正负节点，MNAME 是模型名，后面为可选项：
AREA 是面积因子，OFF是直流分析所加的初始条件，IC=VD 是瞬态分析的初始条件。
③双极型晶体管
QXXXX NC NB NE MNAME
Q 为元件名称，NC NB NE 分别是集电极、基极、发射极和衬底的节点。缺省时，
NS 结地。后面可选项与二极管的意义相同。
④结型场效应晶体管
JXXXX ND NG NS MNAME
J为元件名称，ND NG NS为漏、栅、源的节点，MNAME 是模型名 ，后面为可选项与二
极管的意义相同。
⑤MOS 场效应晶体管
MXXXX ND NG NS NB MNAME
M为元件名称，ND，NG，NS，NB 分别是漏、栅、源和衬底节点。MNAME 是模型名，L
沟道长，M为沟道宽。
（2）元器件模型
许多元器件都需用模型语句来定义其参数值。模型语句不同于元器件描述语句，它是
以“。”开头的点语句，由关键字。MODEL模型名称，模型类型和一组参数组成。电阻、电容、
2
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二极管、MOS 管、双极管都可设置模型语句。这里我们仅介绍MOS 管的模型语句，其他的
可参考Hspice帮助手册。
MOS 场效应晶体管是集成电路中常用的器件，在Hspice 有 20 余种模型，模型参数有
40――60 个，大多是工艺参数。例如一种MOS 模型如下：
。MODEL NSS NMOS LEVEL=3 RSH=0 TOX=275E…10 LD=。1E…6 XJ=。14E…6
＋ CJ=1。6E…4 CJSW=1。8E…10 UO=550 VTO=1。022 CGSO=1。3E…10
＋ CGDO=1。3E…10 NSUB=4E15 NFS=1E10
＋ VMAX=12E4 PB=。7 MJ=。5 MJSW=。3 THETA=。06 KAPPA=。4 ETA=。14
。MODEL PSS PMOS LEVEL=3 RSH=0 TOX=275E…10 LD=。3E…6 XJ=。42E…6
＋ CJ=7。7E…4 CJSW=5。4E…10 UO=180 VTO=…1。046 CGSO=4E…10
＋ CGDO=4E…10 TPG=…1 NSUB=7E15 NFS=1E10
＋ VMAX=12E4 PB=。7 MJ=。5 MJSW=。3 ETA=。06 THETA=。03 KAPPA=。4
上面：。MODEL为模型定义关键字。NSS 为模型名，NMOS为模型类型，LEVEL=3 表示半经
验短沟道模型，后面RSH=0 等等为工艺参数。
（3）电路的输入激励和源
Hspice中的激励源分为独立源和受控源两种，这里我们仅简单介绍独立源。独立源有
独立电压源和独立电流源两种，分别用V 和I 表示。他们又分为直流源，交流小信号源和
瞬态源，可以组合在一起使用。
①直流源
VXXXX N＋ NDC VALUE
IXXXX N＋ NDC VALUE
例如：VCC 1 0 DC 5v （表示节点 1，0 间加电压 5v）
②交流小信号源
VXXXX N＋ NAC
IXXXX N＋ NAC
其中，ACMAG 和ACPHASE 分别表示交流小信号源的幅度和相位。
例如：V1 1 0 AC 1v （表示节点 1，0 间加交流电压幅值 1v，相位 0）
③ 瞬态源
瞬态源有几种，以下我们均只以电压源为例，电流源类似：
* 脉冲源（又叫周期源）
VXXXX N＋ NP