纳米尺度2D NC-FET寄生效应影响机理及其解析模型研究
批准号:
61904164
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
23.0 万元
负责人:
蒋春生
依托单位:
学科分类:
集成电路器件、制造与封装
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
中文摘要
二维沟道材料负电容场效应晶体管(2D NC-FET)因其优异的低压低功耗特性成为目前纳米尺度集成电路技术研发的前沿课题之一。2D NC-FET特有的沟道与栅介质材料、器件结构所带来的寄生效应是纳米尺度器件解析模型研究所面临的主要挑战,直接制约着2D NC-FET器件及其电路的精准仿真与设计。本项目基于TCAD数值仿真开展10nm及以下节点2D NC-FET寄生效应影响机理及其解析模型研究,阐明重要寄生效应对器件沟道载流子输运特性的影响机制、建立纳米尺度2D NC-FET精准电流与电容模型、评估相关寄生效应对SRAM存储单元等基本电路模块电学性能的影响。器件模型是连接工艺集成、器件制备和电路设计的桥梁,本研究聚焦下一代集成电路核心低功耗器件,不仅具有重要的科学意义和应用价值,而且与我国集成电路产业的战略布局密切契合。
英文摘要
Due to the excellent low voltage and low power characteristics, two-dimensional channel material negative capacitance field effect transistor (2D NC-FET) has become one of the cutting edge topics in the development of the world's top integrated circuit technology. The parasitic effects introduced by the unique channel material, gate dielectric material, and device structure of 2D NC-FET are the main challenges faced by the analytical modeling of nanoscale device, which limits the accurate simulation and design of 2D NC-FET device and its circuits. By using TCAD numerical simulation, this project is aimed to study the influence mechanism of parasitic effects and analytical modeling of 2D NC-FET with 10nm and below. That is, this project will clarify the influence mechanism of important parasitic effects on the carrier transport characteristics of the device, establish the precise current and capacitance models of nanoscale 2D NC-FET, and evaluate the impacts of parasitic effects on the electrical performance of basic circuit blocks such as SRAM cell. The analytical model is a bridge connecting process integration, device fabrication and circuit design. This project focuses on the core low-power device of next generation integrated circuit, which not only has important scientific significance and application value, but also closely matches the national strategic development planning.
静态功耗过大是后摩尔时代集成电路面临的主要挑战,其根本原因是传统MOS场效应晶体管的亚阈值摆幅无法突破玻尔兹曼热力学限制。二维沟道材料负电容场效应晶体管(2D NC-FET)是一种超陡亚阈值斜率器件,理论上具有最佳的抗短沟道效应性能。为促进2D NC-FET技术的早日产业化,本项目开展了以下研究工作:(1)基于TCAD数值仿真软件,研究了栅-源和栅-漏寄生电容、铁电材料自身阻尼系数、绝缘缓冲层/沟道界面陷阱态密度等多种寄生效应对纳米尺度2D NC-FET器件沟道载流子输运特性的影响机制;(2) 根据基本半导体器件物理学理论,建立了一个高精度、连续和解析的纳米尺度2D NC-FET器件标准Spice电路仿真模型。该模型满足Gummel对称性,且包含了多种非理想寄生效应;(3) 深入研究了2D NC-FET器件的短沟道效应,提出了一种“短沟道辅助负电容效应”的新型物理机制,并据此首次解释了短沟道2D NC-FET器件阈值电压和亚阈值摆幅因栅长微缩引起的非单调退化现象;(4) 实现了反相器、环形振荡器和SRAM单元等基本电路模块直流和瞬态特性的仿真。进一步揭示了源/漏寄生电容、铁电材料阻尼系数、尺寸微缩等非理想寄生效应对电路工作频率、功耗和静态噪声容限等性能指标的影响机制。本项目取得的创新性研究成果为2D NC-FET器件的机理研究、结构优化和电路仿真提供了理论指导和研究工具。
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A Novel SRAM PUF Stability Improvement Method Using Ionization Irradiation
一种利用电离辐射提高SRAM PUF稳定性的新方法
DOI:
10.3390/electronics9091498
发表时间:
2020-09
期刊:
Electronics
影响因子:
2.9
作者:
[Xu Zhang, Chunsheng Jiang, Ke Gu, Le Zhong, Wen Fang, Gang Dai]
通讯作者:
Gang Dai
Improved Performance of SRAM-Based True Random Number Generator by Leveraging Irradiation Exposure.
利用辐照曝光改进基于 SRAM 的真随机数生成器的性能
DOI:
10.3390/s20216132
发表时间:
2020-10-28
期刊:
Sensors (Basel, Switzerland)
影响因子:
--
作者:
[Zhang X, Jiang C, Dai G, Zhong L, Fang W, Gu K, Xiao G, Ren S, Liu X, Zou S]
通讯作者:
Zou S
DOI:
10.3389/fnins.2022.1041997
发表时间:
2022
期刊:
Frontiers in Neuroscience
影响因子:
4.3
作者:
[Chunsheng Jiang, Qilin Hua, Hai Jiang]
通讯作者:
Hai Jiang
Low-Fluence Neutron Irradiation Effects on AlGaN/GaN HEMTs
低通量中子辐照对 AlGaN/GaN HEMT 的影响
DOI:
10.1002/admt.202200872
发表时间:
2023
期刊:
Advanced Materials Technologies
影响因子:
6.8
作者:
[Xiao Cui, Keyu Ji, Taiping Zhang, Bingjun Wang, Wei Sha, Zilong Dong, Yuanhong Shi, Chunsheng Jiang, Qilin Hua, Weiguo Hu]
通讯作者:
Weiguo Hu
基于新型NC-FeFET的人工神经元模型、工作机理及应用研究
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批准号:62464001
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:30.00万元
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批准年份:2024
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负责人:蒋春生
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依托单位:
国内基金
海外基金