深亚微米工艺下的电路设计讨论.pdf

第十二讲 深亚微米工艺下的电路设计 (讨论) 李福乐 lifule@tsinghua.edu.cn Outline • 按比例缩小原理 • 短沟道效应 • 深亚微米工艺下的设计讨论 • SOC设计 按比例缩小原理 • 理想的晶体管按比例缩小 – 纵向和横向尺寸均缩小α倍( α1) – 电源电压和晶体管阈值电压降低α倍 – 所有掺杂浓度增大α倍 • 恒电场按比例缩小(constant-field scaling) • 缩小速度遵循摩尔定律 理想的晶体管按比例缩小 • 晶体管的W, L, tox, VDD, VTH, 源漏结的深度和 周长均缩小α倍 • 按比例缩小后的饱和漏极电流 ⎛ ⎞ V 2 1 w α ⎛ GS V ⎞ ( )⎜ ⎟ TH I μ αC ⎜ − ⎟ , D scaled 2 n ox ⎜L α α α⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ 1 μ C W (V −V )2 1 n ox GS TH 2 L α • 晶体管处于线性区时电流也缩小α倍 理想的晶体管按比例缩小 • 电路设计关心的参量变化 – 跨导 – 增益 – 动态范围 – 器件电容 – 功耗 跨导 • 按比例缩小后的晶体管跨导： W α V −V ( ) GS TH g μ αC , m scaled ox L α α W μC (V −V ) ox GS TH L • 可见跨导保持不变！ 增益 • 由于漏极周围的耗尽区也缩小α倍，故ΔL/L 保持不变，沟道调制系数λ=( ΔL/L)/VDS ，增 大α倍 1 1