2.2按比例缩小讲义.pdf

12.2按比例缩小本节内容

MOSFET发展

几种缩小方式

完全按比例缩小方式中的参数变化

缩小带来的问题：短沟道效应

2018/11/20

12.2按比例缩小MOSFET发展

MOSFETIC的发展趋势：摩尔定律

芯片中的晶体管数每18~24个月左右会翻一翻

工艺特征尺寸（最小L）：0.25um→0.18um→0.13um→90nm→60nm

→45nm→32nm→22nm→14nm

器件尺寸缩小比例：L`→kL，缩小因子k≈0.7，面积减小0.7*0.7=0.49

互联线的尺寸也在缩小

按比例缩小的目标：

减小器件尺寸

提高器件的驱动电流

降低电源电压

减小负载总电容

12.2按比例缩小MOSFET发展

尺寸缩小好处：单管尺寸减小

提高集成度：同样功能所需芯片面积更小

提升功能：同样面积可实现更多功能

降低成本：单管成本降低

改善性能：器件和互连电容减小→电路延时减小→速度加快；

电容和电源电压减小→器件的功耗降低

按比例缩小的约束条件：若尺寸缩小30％，则

关态电流要保证足够低•栅延迟减少30％，

工作频率增加43％

尽可能减小短沟道效应

•单位面积的晶体管数目加倍

保证电路的可靠性•每次切换所需能量减少65％

•节省功耗50％

12.2按比例缩小缩小方式

恒场按比例缩小(ConstantElectrical完全按比例缩小FullScaling)

尺寸（水平尺寸和垂直尺寸）与电压按同样比例缩小

电场强度保持不变

最为理想，但难以实现

一些和材料密切相关的参数，如V不能按比例缩小

T

恒压按比例缩小(ConstantVoltage：FixedVoltageScaling)

尺寸按比例缩小，电压保持不变

L1um,保持标准的5V电源电压

电场强度随尺寸的缩小而增加，强场效应加重

一般化按比例缩小(GeneralScaling)

尺寸和电场按不同的比例因子缩小

迄今为止的实际做法

2018/11/20

12.2按比例缩小完全按比例缩小:规则

E不变栅漏压要匹配

x

LkLVDSkVVkV,VkV

DSGSGSTT

E不变

y

toxktox,

V