课题基金基金详情
随机离散掺杂对纳米CMOS电路影响的快速Pearson IV统计方法及片上抑制技术
结题报告
批准号:
61571171
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
吕伟锋
依托单位:
学科分类:
F0118.电路与系统
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
林弥、胡体玲、王晓媛、沈怡然、刘国华、徐丽燕、秦利红、郑阳春
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
随着CMOS技术进入纳米工艺,沟道掺杂离子数下降为几十个,随机离散掺杂(RDD)成为影响集成电路性能和成品率的最重要波动源之一。对RDD的研究主要通过蒙特卡罗方法进行复杂费时的3D 器件分析,从电路设计方法看存在几个基本问题亟待解决:RDD效应如何引起电路性能变化? 电路性能变化服从怎样的统计特性?什么方法可抑制RDD对电路的影响?. 项目通过精确捕获RDD的物理效应,由主成分分析将其特征化为BSIM 敏感模型参数,演算器件参数间的相关系数确定统计特征值进行函数映射,构建非正态概率密度函数Pearson IV的解析表达,实现电路参数变化特性的统计描述;通过增加本征沟道和背栅偏置技术抑制RDD对电路性能改变。. 本项目为RDD引起电路性能变化提供一种快速、精确的估计方法和兼顾成本、性能的抑制技术,为后摩尔时代单个掺杂离子背景下的CMOS电路设计提供理论和方法基础。
英文摘要
As CMOS technology is scaled to nanometer size, the number of doping atom in channel has decreased to dozens. Therefore, random discrete dopant (RDD) has become one of the most important variation sources which affect performance and yield of integrated circuit. However, current studies on RDD are mainly using the complicated and time-consuming 3D Monte Carlo simulation. There are several basic problems urgently to be solved from the point of view of circuit design methodology. They are: How does RDD effect affect the circuit performance? Which statistical characteristics does the circuit performance obey? What methodology can suppress RDD effects on circuit? . In this project, the physical effects of RDD are captured to accurately locate statistical distribution of doping atom, and it is characterized as SPICE BSIM model parameters by principal component analysis. The correlation coefficients between device parameters are calculated to determine the statistical characteristic values and functional mapping. Then the non-normal probability density function is realized and expressed to describe the statistical properties of RDD-induced circuit variations by Pearson IV distribution. At last, the RDD effect on circuit is suppressed by the added intrinsic channel and back gate bias technique. . This project provides a precise and fast estimation methodology for CMOS circuit variations due to RDD and a suppression technology considering tradeoff of cost and performance. It also provides a theoretical basis for the statistical design of CMOS circuit on the background of single doping transistor in post-Moore era.
对于纳米CMOS器件,随机离散掺杂(RDD)是影响集成电路性能和成品率的重要波动源。从电路设计方法看,RDD效应如何引起电路性能变化? 电路性能变化服从怎样的统计特性?什么方法可抑制RDD对电路的影响是亟待解决的三个主要问题。. 针对RDD的物理机制、模型表征,电路性能参数变化解析关系及统计特性值,器件、电路性能参数之间的相关性及概率密度函数表达、背栅偏置对电路性能改变的机理和作用等内容。本项目依据纳米尺度CMOS器件RDD现象产生的工艺制造机理,物理特性机制和数学统计特征及概率描述方法,实现了MOSFET器件沟道中掺杂离子数量和位置效应描述的精确建模和仿真获取方法。在此基础上将RDD物理效应与敏感的MOSFET器件的工艺制造参数进行了关联,并将其转化为SPICE模型表征,同时将工艺技术延伸至适用于22nm以下的立体鳍式场效应晶体管(FinFET)和围栅纳米线晶体管(GAANWT)。实现了纳米MOSFET器件受RDD影响的转移特性表达,包括电压-电流(I-V)特性和电压电容(C-V)特性变化的解析关系,完成了电路性能参数受RDD影响的统计特性值计算,包括均值与偏差、偏度和峰度等,获得了器件和电路性能参数的3西格玛或6西格玛的置信区间。建立统计特征值与概率密度函数(PDF)之间的映射关系及函数解析表达的实现,根据PDF解析关系式推导累积概率函数(CDF)表达, 实现器件和电路成品率计算模型。进行了三栅FinFET和GAANWT的结构设计和性能仿真,完成了无结FinFET器件的RDD效应影响的仿真。通过背栅偏置技术对比了CMOS反相器电路时序影响的抑制技术;同时通过引入新型器件负电容场效应晶体管(NCFET)通过电路建模和计算仿真两种方式完成对RDD效应导致器件和电路性能改变的抑制作用的探索。. 本项目为RDD引起纳米器件和电路性能变化提供一种快速、精确的估计方法和兼顾成本、性能的抑制技术,更为后摩尔时代单个掺杂离子背景下的CMOS新器件和电路设计提供理论和方法基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1166/nnl.2017.2435
发表时间:2017-08
期刊:Nanoscience and Nanotechnology Letters
影响因子:--
作者:Wei-feng Lü;Guang-yi Wang;Ling-ling Sun
通讯作者:Wei-feng Lü;Guang-yi Wang;Ling-ling Sun
DOI:doi:10.1166/jno.2019.2644
发表时间:2019
期刊:Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics
影响因子:0.6
作者:Wei-Feng Lü;Liang Dai;Guang-Yi Wang;Mi Lin
通讯作者:Mi Lin
A GaN/InGaN/AlGaN MQW RTD for versatile MVL applications with improved logic stability
适用于多功能 MVL 应用的 GaN/InGaN/AlGaN MQW RTD,具有更高的逻辑稳定性
DOI:10.1088/1674-4926/39/7/074004
发表时间:2018-07-01
期刊:JOURNAL OF SEMICONDUCTORS
影响因子:5.1
作者:Zhang, Haipeng;Zhang, Qiang;Wang, Dejun
通讯作者:Wang, Dejun
Impact of work-function variation on analog figures-of-merits for high-k/metal-gate junctionless FinFET and gate-all-around nanowire MOSFET
功函数变化对高 k/金属栅极无结 FinFET 和全栅纳米线 MOSFET 模拟品质因数的影响
DOI:10.1016/j.mejo.2018.12.004
发表时间:2019-02
期刊:Microelectronics Journal
影响因子:2.2
作者:Wei-Feng Lü;Liang Dai
通讯作者:Liang Dai
Impact of Correlation on Gate Capacitance Variability Due to Random Dopant Fluctuation and Work-Function Variation in Nanometer Metal-Oxide- Semiconductor-Field-Effect-Transistors
纳米金属氧化物半导体场效应晶体管中随机掺杂剂波动和功函数变化导致的相关性对栅极电容变化的影响
DOI:10.1166/jno.2019.2644
发表时间:2019
期刊:Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics
影响因子:0.6
作者:Wei-Feng Lü;Liang Dai;Guang-Yi Wang;Mi Lin
通讯作者:Mi Lin
超低功耗多栅/围栅负电容晶体管设计及性能优化
  • 批准号:
    LY22F040001
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    吕伟锋
  • 依托单位:
变异可识别的纳米负电容CMOS电路设计方法
  • 批准号:
    62071160
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    吕伟锋
  • 依托单位:
国内基金
海外基金