Пределы микроминиатюризации

Уменьшение размеров КМОП

Повысить степень интеграции БИС можно, применяя такую технологию, которая позволяет сократить геометрические размеры отдельных элементов. Было показано, что наибольшего уменьшения размеров можно добиться, используя МОП технологии. Специально для этого был создан систематический метод, известный как метод масштабирования. Сущность его состоит в следующем.

Транзисторы некоторой конкретной БИС спроектированы таким образом, что имеют требуемые параметры. Если теперь все размеры пропорционально сократить в λ раз, то характеристики и параметры транзисторов останутся неизменными, при условии, что во столько же раз сокращены напряжения питания. Такой принцип позволяет систематизировать процесс проектирования, так как, рассчитав параметры некоторого оптимального транзистора в рамках оптимальной технологии, можно в дальнейшем воспользоваться масштабным множителем, сохраняя при переходе к другим размерам все характеристики неизменными. В таблице приведены масштабные множители, в соответствии с которыми должны изменяться различные параметры МОП транзистора при неизменности его характеристик.

	Параметр	Множитель
	Линейные размеры (толщина оксидного слоя, длина и ширина канала и т.д.)	1/λ
	Концентрация примесей в подложке	λ
	Напряжение питания	1/λ
	Потребляемый ток	1/λ
	Емкость затвора	1/λ
	Время задержки сигнала	1/λ
	Рассеиваемая мощность	1/λ^2
	Работа переключения	1/λ^3

Метод масштабирования является достаточно гибким и позволяет осуществлять проектирование, руководствуясь различными критериями. Так, существуют правила проектирования при неизменном напряжении питания и постоянной напряженности поля, правила, минимизирующие время запаздывания сигнала или обеспечивающие минимум мощности рассеяния.

К числу факторов, весьма существенных с точки зрения реализации интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции, относятся усовершенствование параметров, увеличение площади кристалла кремния и уменьшение размеров устройства. Уменьшение размеров не может быть бесконечным.В устройствах с МОП структурой длина канала не может быть равной нулю. Обычно для цифровых схем устанавливаются два стандартных значения, которым соответствуют сигналы, определяющие некоторые физические величины и выражающиеся с помощью несовпадающих значений токов или напряжений. На выходе ИС должны вырабатываться сигналы с заданными параметрами. Размеры ИС, при которых выполнение этого требования оказываются невозможными, определяют предельную степень миниатюризации.

Предельная степень миниатюризации определяется несколькими физическими факторами, которые подразделяются на факторы, имеющие отношение к характеристикам устройства и факторы, имеющие отношение к технологии изготовления.

Дата добавления: 2015-05-06