РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

МОДЕЛИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК НИЗКОВОЛЬТНЫХ ВЕНТИЛЕЙ НА СОВМЕЩЁННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОЛЕВЫХ НАНОТРАНЗИСТОРАХ С ПОЛНОСТЬЮ ОХВАТЫВАЮЩИМ ЗАТВОРОМ

Масальский Н.В.
Научно-исследовательский институт системных исследований РАН, http://www.niisi.ru/
Москва 117218, Российская Федерация
E-mail: volkov@niisi.ras.ru

Поступила 12.08.2021, рецензирована 22.08.2021, принята 31.08.2021

Аннотация: Обсуждается применимость архитектуры наноразмерного полевого транзистора с совмещённой цилиндрической рабочей областью, которая полностью окружена затвором, для низковольтных применений. При этом в качестве инструментального средства используется лицензионная система приборно-технологического моделирования TCAD Sentaurus. Рассматриваемая транзисторная архитектура предполагает объединение рабочих зон n-канальных и p-канальных транзисторов с одним общим затвором. При этом сохраняется эффективность подавления коротко-канальных эффектов и обеспечивается высокий уровень тока транзистора в режиме сильной инверсии. Разработана TCAD модель вентиля И-НЕ, конструкция которого содержит два независимых затвора, охватывающие одну объединённую рабочую область. Использование предложенной вентильной архитектуры позволяет в три раза снизить число требуемых транзисторных структур на один вентиль. Это приводит к уменьшению переключаемой емкости, что повышает быстродействие, а также к резкому сокращению занимаемой площади, что обуславливает снижение рассеиваемой мощности. Из результатов моделирования следует, что оптимизированный прототип вентиля может функционировать при управляющих напряжениях 0.5 В и ниже в диапазоне частот до 20 ГГц с высоким коэффициентом усиления. Разработана TCAD модель полусумматора в базисе вентилей И-НЕ. По результатам моделирования показана работоспособность прототипа, который выполняет операции сложения двоичных кодов с задержкой 4.2 пс при напряжении питания 0.5 В и частоте 20 ГГц. Полученные результаты создают теоретические основы для синтеза низковольтных сложно функциональных блоков с высокой производительностью и минимальной занимаемой площадью, что отвечает современным требованиям для цифровых применений

Ключевые слова: наноразмерный МОП-транзистор, кремний на изоляторе, охватывающий затвор, коротко-канальные эффекты, логический вентиль, низкое напряжение питания

УДК 621.382.323

РЭНСИТ, 2021, 13(4):449-456 DOI: 10.17725/rensit.2021.13.449.

Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайтах http://elibrary.ru и http://rensit.ru/vypuski/article/413/13(4)449-456.pdf