Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Топ:
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит...
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного хозяйства...
Интересное:
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Национальное богатство страны и его составляющие: для оценки элементов национального богатства используются...
Что нужно делать при лейкемии: Прежде всего, необходимо выяснить, не страдаете ли вы каким-либо душевным недугом...
Дисциплины:
2019-12-17 | 246 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Дисперсия параметров транзисторов на одном чипе зависит от двух геометрических факторов: от площади приборов и расстояния между ними. С увеличением площади транзистора пропорционально уменьшается и дисперсия его параметров, что связано со статистическим усреднением пространственных неоднородностей по площади прибора. Близко расположенные транзисторы имеют неодинаковые параметры, и дисперсия их рассогласования увеличивается пропорционально расстоянию между транзисторами. Эти эффекты были детально изучены и подтверждены обширным статистическим материалом в работе Пелгрома [7], которая получила широкое распространение в практике статистического моделирования ИС.
Фундаментальной причиной разброса пороговых напряжений транзисторов на одном кристалле могут являться статистические флуктуации полного количества атомов легирующей примеси в обедненной области транзистора под затвором (RDF).
Как было установлено ранее, флуктуации количества примесей в заданном объеме подчиняется распределению Пуассона, и его среднеквадратичное отклонение от среднего значения
,
(где L и W – длина и ширина канала, – ширина обедненной области), пропорционально квадратному корню из этой величины:
.
Пороговое напряжение дается формулой:
. (1)
В формуле (1) – напряжение плоских зон, – плотность поверхностного заряда (Кл/см2) в обедненной области, – удельная емкость (Ф/см2) подзатворного диэлектрика. Поскольку полный заряд в обедненной области , формула (1) запишется в виде
.
Дисперсия порогового напряжения может быть получена в предположении, что она обусловлена флуктуацией атомов примеси :
откуда
|
. (2)
На рис. 10 приведен пример экспериментально полученной зависимости среднеквадратического отклонения порогового напряжения V tho от площади транзистора [11], которая хорошо согласуется с выражением (2).
Для моделирования разброса параметров транзисторов, расположенных на одном кристалле, используют «закон Пелгрома» [7], который утверждает, что дисперсия σ2(Δ P) разности параметров Δ P двух одинаковых МОП-транзисторов зависит от расстояния между ними D и их активной площади W L (W и L — ширина и длина канала) по закону
, (3)
где и — экспериментально определяемые константы (подгоняемые параметры).
Теория Пелгрома не учитывает некоторые эффекты субмикронных технологий. В частности, в ней не учитывается эффект насыщения: начиная с некоторой дистанции между транзисторами дальнейшее её увеличение в экспериментах не приводит к увеличению разброса. Теория Пелгрома не объясняет и не учитывает также эффект увеличения дисперсии параметров по мере приближения к краям пластины от ее середины, не указывает, как разделить случайный и систематический разброс. Не учитываются также физические эффекты, влияющие на разброс параметров существенно субмикронных транзисторов: латеральная диффузия, HALO или ионная имплантация в карман, перекрытие объемных зарядов, флуктуации легирующей примеси в канале, деградация подвижности и др. Позднее было получено подтверждение справедливости зависимости даже для транзисторов с длиной канала менее
100 нм. Дальнейшие уточнения закона Пелгрома велись по пути увеличения количества эмпирически подбираемых коэффициентов, где вместо одного параметра модели Пелгрома AP используются три подгоночных параметра A 1 P , A 2 P , A 3 P :
(4)
Как известно, ток утечки транзистора экспоненциально растет с уменьшением величины порогового напряжения.
В цифровых схемах, где состояния «включено» и «выключено» определяются , любые разбросы приводят к ухудшению характеристик схемы. В ИС, содержащей миллиарды транзисторов, эти разбросы приводят к серьезной деградации быстродействия и высокой мощности потребления и ставят предел масштабированию напряжения питания. Следовательно, сокращение этих вариаций для наноразмерных приборов становится предметом огромной важности и нуждается в новых процессах проектирования и изготовления. Технология проектирования схем с более высоким разбросом () отличается от такой же технологии с более низким разбросом. Здесь проблема вариации реализуется с помощью инженерии канала.
|
Рис.11 показывает экспериментальное распределение в двух группах из 1000000 транзисторов с различными величинами разброса . Поскольку оба распределения подчиняются симметричному распределению Гаусса, набор транзисторов с большим стандартным отклонением имеет более широкое распределение от большего к меньшему. Следовательно, снижение необходимо для дальнейшего масштабирования напряжения питания Vdd, таким образом, способствуя уменьшению потребляемой мощности.
Рис.11. Распределение для различных разбросов
Распределения мощности рассеяния от тока утечки тех же двух наборов транзисторов в зависимости от представлены на рис.12. Мощность рассеяния от утечки данного транзистора, равна , где является током утечки (на единицу ширины канала) для транзистора с определенным Общая мощность утечки рассеяния группы транзисторов (например, ИС) вычисляется как произведение статистического распределения и функции зависимости . Общая потребляемая мощность утечки каждой группы транзисторов представлена площадью под каждой кривой на рис 12. Пик результирующего распределения мощности утечки сдвигается влево от центра распределения в направлении меньшей величины . Сдвиг означает, что в потребляемой мощности группы транзисторов преобладают транзисторы с более низкими пороговыми напряжениями. В этом примере общая потребляемая мощность утечки из набора транзисторов с = 60мВ в четыре раза больше, чем для набора транзисторов с = 30мВ.
Рис. 12 Распределение мощности утечки для транзисторов с различным разбросом VТ.
В короткоканальных транзисторах эффекты короткого канала управляются посредством имплантации "гало" или "кармашек". Эти имплантации самосовмещены с блоком затвора и могут вводить значительные вариации в локальный профиль легирования. Наряду с их собственной вариацией, самосовмещенный рисунок вносит случайную шероховатость края линии в профиль легирования. Имплантация ”кармашка” нарушает принятую гипотезу о равномерности легирующей примеси для расчета порогового разброса. Для учета вариации из-за имплантации ”кармашка” может быть включен дополнительный член:
|
(5)
где, однако, должна быть установлена функция ширины и длины.
Приложение
|
|
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...
Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!