Постоянная миниатюризация полевых транзисторов

Постоянная миниатюризация полевых транзисторов на основе металл-оксид-полупроводник (MOSFET) с каждым новым поколением комплементарной МОП (КМОП) технологии обеспечивала непрерывные усовершенствования в производительности ИС и цене на единицу выполняемой функции в течение более 40 лет. До недавнего времени уменьшение параметров транзистора в целом подчинялось простым правилам [1] с незначительными изменениями (таблица 8.1) [2, 3] для улучшения быстродействия и плотности схемы наряду с уменьшением потребляемой мощности, пока поддерживается надежность и электростатическое качество (управление потенциальным барьером исток-канал через напряжение затвора) прибора. Как результат, масштабирование МОПТ было способно развиваться по экспоненциальной зависимости [4], обеспечивая соответствующие улучшения в плотности интеграции, цене и производительности революционными темпами, возвещая о вступлении в Информационный век.

В то время, как базовые понятия предлагали оставить неизменными, фундаментальные ограничения обязывают внести новые граничные условия при масштабировании транзисторов в суб-100 нм технологии, приводящий к проблеме значительной рассеиваемой мощности и замедлению темпов уменьшения длины затвора (Lg) транзистора [3, 5]. В частности, подпороговые утечки токов становятся причиной существенного уменьшения порогового напряжения ниже 0,3 В [3, 5], что, в свою очередь, уменьшило напряжение питания до 1 В. Это происходит потому, что значительная часть напряжения разницы (Vdd VT) необходима для достижения больших текущих токов (для высокой производительности) и минимизации вариаций задержки распространения сигнала [6], а также из-за того, что VDD должен быть по крайней мере в 3 раза больше, чем |VT| для приемлемых пределов шумов/вариаций, чтобы гарантировать правильную работу обычных КМОП (по сравнению с подпороговыми КМОП) схем. В результате активная рассеиваемая мощность, приходящая на единицу площади, увеличилась в 1,3 раза с каждым новым поколением КМОП технологии. Однако это не самое худшее: если взять на рассмотрение масштабирование толщины подзатворного оксида (Tox) и VT , то пассивное рассеивание мощности (из-за токов утечки транзистора) на единицу площади увелиличилось намного быстрее, примерно в 3 раза с каждым новым поколением [5]. Причина – экспоненциальное увеличение плотности прямого туннельного тока через подзатворный оксид согласно таблице 8.1. Основные направления для масштабировании МОПТ. Ключевыми параметрами при

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector