Устройства, запитанные от аккумулятора растут и проблема энергопотребления становится более важной

Устройства, запитанные от аккумулятора растут и проблема энергопотребления становится более важной. Для уменьшения потребляемой мощности необходимо уменьшить напряжение питания (), например, до 0,5 вольт. Для того чтобы достичь нужного значения тока утечки в выключенном состоянии (),  не может быть сколь  угодно мало:

                                                              ,                                                         (2)

где  ток при напряжении затвор исток равным пороговому (). Необдуманное масштабирование  к величинам ниже  приведет к низким затратам энергии, но резко ухудшит характеристики схемы в целом, пропорционально уменьшению затрат энергии.  не может масштабироваться для КМОП схем с напряжением питания ниже порогового, из за их чувствительности к изменению . Поэтому мы не будем обсуждать это дальше тут. Для обыкновенных КМОП структур,  не должно превышать . Таким образом можно увидеть что существует примерный придел для :

                                                              .                                                         (3)

Для устройств с низкой потребляемой мощностью в режиме хранения, таких как мобильные телефоны,  должен быть в  раз меньше , следовательно, . Известно, что S для полевых транзисторов обладает фундаментальным нижним пределом 60 ,  не может быть масштабирован ниже 0,9 вольт, если нужна низкая потребляемая мощность в режиме хранения. Важно отметить, что 60  это придел для любого материала канала, поэтому адаптация материалов с высокой мобильностью не облегчит масштабирование , т.к. нужен запас помехоустойчивости.

Ключ к масштабированию  — уменьшения S. Предполагалось, что при использовании альтернативных устройств можно достичь меньших, чем  60  значений S. Наиболее многообещающие для работы при низких напряжениях, туннельные полевые транзисторы, несмотря на высокий ток во включенном режиме (соизмеримый с обычными полевыми транзисторами) оказался иллюзией. Что заставило снова вернуться к совершенствованию дизайна устройств и дальнейшим инновациям, смягчающим кризис мощности.

8.7 Заключение

Исследования в материалах (например, highk подзатворные диэлектрики, металлические затворы, металлические сток/истоковые области), процессах (например, вынужденное растягивание кремния и, следовательно, увеличение подвижности носителей), и структурах (например, полевые транзисторы с несколькими затворами) необходимы, что бы пресечь эффекты короткого канала и увеличить ток во включенном режиме для достижения хороших характеристик, продолжая масштабирование транзисторов в Нано Эру. Порядок важности различных требований для масштабирования полевых транзисторов зависит от устройства, поэтому могут быть различия в оптимальном дизайне транзистора (например, для логической памяти) поэтому в будущем интегральные схемы будут соединять различные транзисторные структуры. Фундаментальный придел для масштабирования , на котором туннелирование носителей из истока в сток в выключенном состоянии

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector