一种基于仿真模型的滤波器工艺偏差性能分析方法与流程

本发明涉及滤波器仿真，更具体地说，本发明涉及一种基于仿真模型的滤波器工艺偏差性能分析方法。

背景技术：

1、在滤波器设计验证和制造工艺优化过程中，通常需要结合结构设计参数、材料参数及制造工艺参数建立仿真模型，通过改变不同工艺参数分析其对滤波器性能的影响，从而确定设计容差范围和制造控制要求，随着薄膜滤波器向高频化、小型化和高集成化方向发展，膜层厚度、线宽、结构间距、刻蚀深度及材料属性等微小工艺变化均可能引起中心频率、插入损耗、带外抑制等关键性能指标发生变化，工艺偏差分析已经成为滤波器设计迭代、工艺窗口确定及量产一致性控制的重要环节。

2、现有技术通常基于滤波器设计参数建立计算机仿真模型，在预设工艺偏差范围内改变单个结构参数或制造参数，并通过电磁仿真、有限元仿真或等效电路仿真获得不同偏差状态下的性能响应，部分方案进一步采用多参数扫描方式，将多个工艺参数同时变化后的仿真结果作为工艺容差评估依据，以确定影响滤波器性能的关键参数和风险范围。

3、然而，现有技术通常采用固定偏差步长遍历整个允许偏差范围，当滤波器性能变化仅集中于较窄偏差区域时，较大的扫描步长容易跨越性能由稳定状态向敏感状态转换的位置，导致无法准确确定工艺偏差临界边界，而采用统一较小步长又会产生大量无效仿真，增加计算资源消耗，同时，现有方案多依据单个工艺偏差是否导致性能指标越界判断工艺风险，对于多个工艺偏差分别处于单项允许范围内、但共同推动同一性能指标向允许边界逼近并提前产生性能异常的情况难以有效识别。

4、此外，现有多参数组合分析通常直接对全部工艺偏差进行组合仿真，组合数量随参数数量增加快速增长，不仅造成仿真计算量增加，而且难以区分真正具有组合影响作用的弱偏差项；

5、同时，现有方案通常仅输出性能变化结果，缺少针对单项偏差临界边界和组合触发边界的逐级定位过程，难以确定导致性能状态转换的具体偏差范围。因此，如何基于仿真模型对工艺偏差敏感区域进行递进细化，并进一步识别多个弱偏差共同作用形成的组合触发边界，成为滤波器工艺偏差性能分析过程中需要解决的问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，有如下方案，以解决上述背景技术中固定步长扫描难以准确定位敏感偏差边界及多项弱偏差组合影响难以识别的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于仿真模型的滤波器工艺偏差性能分析方法，包括如下步骤：

4、获取滤波器结构参数、材料参数、工艺设计参数及性能指标，建立基准仿真模型，确定工艺偏差项及其对应的受影响结构区域和性能指标；

5、在各工艺偏差项的允许偏差范围内按初始偏差步长生成单项偏差仿真实例，执行性能仿真形成单项偏差性能响应序列，根据相邻仿真实例的性能变化确定候选敏感偏差区间；

6、缩小候选敏感偏差区间内的偏差步长并重复仿真，根据性能由稳定状态向敏感状态转换的位置逐级收缩区间，确定单项偏差临界边界；

7、从单项偏差临界边界以内筛选性能指标未达到允许边界的临界弱偏差项，确定其剩余临界余量及目标性能指标的逼近方向，将共同推动同一目标性能指标向允许边界逼近的临界弱偏差项组成候选偏差组合；

8、对候选偏差组合执行组合仿真，在各临界弱偏差项单独作用时目标性能指标未越界而组合后越界时，确定组合触发偏差组，并调整其中至少一个临界弱偏差项的偏差量，确定目标性能指标由未越界向越界转换对应的组合触发边界，生成滤波器工艺偏差性能分析结果。

9、进一步地，所述建立基准仿真模型，并确定工艺偏差项及其对应的受影响结构区域和性能指标，包括：

10、获取滤波器设计文件和制造工艺信息，从滤波器设计文件中提取结构区域对应的几何尺寸、相对位置及连接关系，从制造工艺信息中提取材料属性和工艺设计参数；

11、按照所述几何尺寸、相对位置、连接关系、材料属性及工艺设计参数建立滤波器计算机仿真模型，将各工艺设计参数处于设计值时的模型状态确定为基准仿真状态，执行性能仿真得到基准性能结果；

12、根据制造工序能够引起变化的结构参数或材料参数确定工艺偏差项，将工艺偏差项关联至对应的受影响结构区域，并通过改变单个工艺偏差项执行预仿真，根据发生响应变化的性能指标建立工艺偏差项、受影响结构区域和性能指标之间的对应关系。

13、进一步地，所述在各工艺偏差项的允许偏差范围内按初始偏差步长生成单项偏差仿真实例，执行性能仿真形成单项偏差性能响应序列，包括：

14、根据制造工艺要求确定各工艺偏差项的允许偏差范围，并依据允许偏差范围设置对应的初始偏差步长；

15、从基准仿真状态开始，按照初始偏差步长依次改变当前工艺偏差项，在每次改变当前工艺偏差项时保持其余工艺偏差项处于基准仿真状态，生成对应的单项偏差仿真实例；

16、分别对各单项偏差仿真实例执行性能仿真，记录当前工艺偏差项的偏差量及对应性能指标的仿真结果，并按照偏差量的变化顺序排列，形成当前工艺偏差项对应的单项偏差性能响应序列。

17、进一步地，所述根据相邻仿真实例的性能变化确定候选敏感偏差区间，包括：

18、按照单项偏差性能响应序列依次比较相邻单项偏差仿真实例对应同一性能指标的变化方向和变化程度，并比较连续相邻区段之间的性能变化程度；

19、当当前相邻区段的性能变化程度相对于前一相邻区段增大，或者性能指标的变化方向由远离对应允许边界转变为向对应允许边界逼近时，将当前相邻单项偏差仿真实例对应的偏差量范围标记为敏感区间候选段；

20、按照偏差量的连续关系归并连续的敏感区间候选段，以首次满足敏感区间候选段判定条件的偏差位置作为区间起始位置，以性能变化恢复稳定、性能指标到达对应允许边界或允许偏差范围结束时的偏差位置作为区间终止位置，形成候选敏感偏差区间。

21、进一步地，所述缩小候选敏感偏差区间内的偏差步长并重复仿真，包括：

22、获取候选敏感偏差区间的区间起始位置和区间终止位置，将当前使用的偏差步长缩小，并按照缩小后的局部偏差步长在候选敏感偏差区间内重新设置偏差位置；

23、保持非当前工艺偏差项处于基准仿真状态，按照重新设置的偏差位置分别生成局部偏差仿真实例并执行性能仿真，形成按照偏差位置顺序排列的局部性能响应序列；

24、从局部性能响应序列中确定目标性能指标由稳定状态向敏感状态转换所对应的相邻偏差位置，将所述相邻偏差位置之间的范围作为下一轮待分析区间，并采用小于上一轮局部偏差步长的偏差步长重复执行局部仿真。

25、进一步地，所述根据性能由稳定状态向敏感状态转换的位置逐级收缩区间，确定单项偏差临界边界，包括：

26、在每轮局部仿真中，将目标性能指标保持稳定变化且未进入持续逼近对应允许边界状态的偏差位置确定为稳定侧位置，将目标性能指标进入持续逼近对应允许边界状态的偏差位置确定为敏感侧位置；

27、选取相邻的稳定侧位置和敏感侧位置限定下一轮待分析区间，并缩小局部偏差步长继续生成局部偏差仿真实例，逐级收缩稳定侧位置与敏感侧位置之间的偏差范围；

28、当相邻稳定侧位置与敏感侧位置之间的偏差间隔满足预设偏差分辨要求时停止区间收缩，将所述稳定侧位置与敏感侧位置之间的性能状态转换界限确定为当前工艺偏差项的单项偏差临界边界，并记录对应的目标性能指标。

29、进一步地，所述从单项偏差临界边界以内筛选性能指标未达到允许边界的临界弱偏差项，确定其剩余临界余量及目标性能指标的逼近方向，包括：

30、从各工艺偏差项对应的单项偏差性能响应序列中，选取位于单项偏差临界边界稳定侧、距离所述单项偏差临界边界最近且目标性能指标处于未越界状态的偏差位置，确定为弱偏差候选位置；

31、沿当前工艺偏差项对应的偏差变化方向，确定弱偏差候选位置至单项偏差临界边界之间的偏差间隔，并将所述偏差间隔确定为对应工艺偏差项的剩余临界余量；

32、比较弱偏差候选位置及其朝向单项偏差临界边界的相邻偏差位置所对应的目标性能指标变化，确定目标性能指标相对于对应允许边界的逼近方向，将剩余临界余量满足预设筛选范围且目标性能指标持续向对应允许边界逼近的工艺偏差项确定为临界弱偏差项。

33、进一步地，所述将共同推动同一目标性能指标向对应允许边界逼近的临界弱偏差项组成候选偏差组合，包括：

34、按照各临界弱偏差项对应的目标性能指标进行归集，将对应同一目标性能指标的临界弱偏差项划分至同一待组合集合；

35、在各待组合集合内比较临界弱偏差项对应的逼近方向，保留使同一目标性能指标朝对应允许边界同向变化的临界弱偏差项，并根据临界弱偏差项对应的受影响结构区域及制造工序确定临界弱偏差项之间的结构关联或工艺关联；

36、将逼近方向一致且存在结构关联或工艺关联的至少两个临界弱偏差项组成候选偏差组合，并记录各临界弱偏差项对应的偏差位置和剩余临界余量。

37、进一步地，所述对候选偏差组合执行组合仿真，在各临界弱偏差项单独作用时目标性能指标未越界而组合后越界时，确定组合触发偏差组，包括：

38、按照候选偏差组合中各临界弱偏差项对应的偏差位置同步改变基准仿真模型中的对应工艺偏差项，并保持候选偏差组合以外的工艺偏差项处于基准仿真状态，生成组合偏差仿真实例；

39、对组合偏差仿真实例执行性能仿真，将所得目标性能指标与对应允许边界以及各临界弱偏差项单独作用时的目标性能指标进行比较；

40、当各临界弱偏差项单独作用时目标性能指标均处于未越界状态，而组合偏差仿真实例对应的目标性能指标处于越界状态时，将对应候选偏差组合确定为组合触发偏差组。

41、进一步地，所述调整其中至少一个临界弱偏差项的偏差量，确定目标性能指标由未越界向越界转换对应的组合触发边界，生成滤波器工艺偏差性能分析结果，包括：

42、按照组合触发偏差组中各临界弱偏差项的剩余临界余量确定偏差回退顺序，依次将临界弱偏差项由当前偏差位置向对应基准位置回退，并在每次回退后执行组合性能仿真，直至目标性能指标由越界状态转变为未越界状态；

43、将首次出现的未越界组合偏差状态及其前一越界组合偏差状态确定为相邻边界状态，确定导致两个相邻边界状态发生转换的临界弱偏差项，并在该临界弱偏差项对应的两个偏差位置之间缩小偏差步长重复执行组合性能仿真；

44、当目标性能指标由未越界状态向越界状态转换所对应的偏差范围满足预设偏差分辨要求时，将对应的组合偏差状态确定为组合触发边界，汇总单项偏差临界边界、临界弱偏差项、剩余临界余量、候选偏差组合、组合触发偏差组及组合触发边界，生成滤波器工艺偏差性能分析结果。

45、本发明一种基于仿真模型的滤波器工艺偏差性能分析方法的技术效果和优点：

46、本发明通过建立滤波器基准仿真模型，将工艺偏差项、受影响结构区域及性能指标进行对应组织，在各工艺偏差项允许偏差范围内先执行初始步长扫描，根据相邻偏差仿真实例的性能变化识别候选敏感偏差区间，再通过逐级缩小偏差步长和收缩待分析区间确定单项偏差临界边界，使仿真计算集中于性能由稳定状态向敏感状态转换的局部区域，降低固定粗步长跨越狭窄敏感区间造成临界位置遗漏的可能，同时减少在稳定区间采用统一小步长产生的重复仿真；

47、在此基础上，从单项偏差临界边界稳定侧筛选性能未越界的临界弱偏差项，并根据剩余临界余量、目标性能指标逼近方向、受影响结构区域及工艺关联关系形成候选偏差组合，避免对全部工艺偏差进行无差别组合；

48、通过比较临界弱偏差项单独作用和组合作用下的性能状态识别组合触发偏差组，并采用偏差回退和局部递进仿真确定组合触发边界，从而识别单项偏差尚处于允许状态而多项弱偏差共同作用提前引起性能越界的情况，提高了滤波器工艺容差分析、组合风险识别及设计验证的准确性和针对性。