BCB Evaluation of High-Performance and Low-Leakage Three-Independent-Gate Field-Effect Transistors
BCB Evaluation of High-Performance and Low-Leakage Three-Independent-Gate Field-Effect Transistors
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高性能低漏电三独立栅场效应晶体管的BCB评估
DOI：
10.1109/jxcdc.2018.2821638
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发表时间：
2018
影响因子：
2.4
通讯作者：
Gaillardon, Pierre-Emmanuel
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Romero-Gonzalez, Jorge;Gaillardon, Pierre-Emmanuel
三独立栅场效应晶体管（TIGFET）是一种很有前途的下一代器件技术。它们的可换极性能力允许算术和顺序逻辑门的上级设计。在本文中，TIGFET技术已基准对几个超越CMOS器件。基准测试技术遵循了纳米电子研究倡议小组使用的类似方法。采用先进的15 nm工艺节点，研究了32位加法器和32位算术逻辑单元（ALU）的性能。TIGFET器件在32位加法器和32位ALU中的能量延迟积（EDP）与所有其他超CMOS器件相比都是最好的。特别地，TIGFET对于32位加法器和32位ALU分别具有比CMOS高性能（HP）低3.83倍和1.54倍的EDP。此外，与CMOS HP相比，TIGFET对于32位ALU具有相似的吞吐量。最后，由于TIGFET的超低漏电流和独特的电路设计，我们的结果表明，32位加法器的待机能量相比CMOS HP降低了两个数量级，与CMOS低电压相比降低了至少一个数量级。
Three-independent-gate field-effect transistors (TIGFETs) are a promising next-generation device technology. Their controllable-polarity capability allows for superior design of arithmetic and sequential logic gates. In this paper, the TIGFET technology has been benchmarked against several beyond-CMOS devices. The benchmarking techniques followed a similar approach used by the Nanoelectronic Research Initiative Group. The performance of the 32-bit adder and the 32-bit arithmetic logic unit (ALU) was investigated using the advanced 15-nm technology node. The TIGFET devices were shown to achieve the best energy-delay product (EDP) compared with all other beyond-CMOS devices for the 32-bit adder and competitive EDP for the 32-bit ALU. In particular, TIGFETs have 3.83 times and 1.54 times lower EDP than CMOS high-performance (HP) for the 32-bit adder and the 32-bit ALU, respectively. In addition, TIGFETs were shown to have a similar throughput for the 32-bit ALU compared with CMOS HP. Finally, due to TIGFETs’ ultralow leakage current and unique circuit designs, our results show that the standby energy of the 32-bit adder decreased by two orders of magnitude compared with CMOS HP and a decrease of at least one order of magnitude compared with CMOS low-voltage.
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