课题基金 / 基金详情

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:
57.0 万元
负责人:
吕伟锋
依托单位:
学科分类:
电路与系统
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
吕伟锋

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
以新机理、新结构和新材料为特征的超低功耗、陡亚阈摆幅(SS)负电容晶体管(NCFET),为突破CMOS器件开关能耗瓶颈提供新途径。但是工艺变异引起的CMOS器件栅电容和铁电电容匹配的不确定性,导致NCFET在降低SS和消除滞回电压时形成两难困境,制约了负电容CMOS器件和电路的发展。..本项目通过负电容FinFET器件的工艺集成和多变异源融合,确定栅电容的离散分布和置信区间,结合沟道横向结构调整和双层铁电电容完成两个电容不同工作区域的精确匹配,确立无滞回电压SS极小值的边界,定义增益滞回电压比量化NCFET的效率与稳定性之间的关系。通过演算电路参数统计特征值的高阶秩,建立概率分布函数解析表达,以卡方检验验证统计分布的正确性,从而揭示负电容CMOS电路参数的统计规律。..项目实现了多变异源可识别的负电容CMOS电路设计和性能优化,提供了负电容CMOS电路参数估计和良率预测的可靠方法。
英文摘要
Ultra-low power steep sub-threshold swing (SS) negative capacitance transistor (NCFET), characterized by new mechanisms, new structures and new materials, provides an approach to break through the bottleneck of switching energy consumption in conventional CMOS devices. However, the uncertainty of gate capacitance and ferroelectric capacitance induced by process variations inherent in baseline CMOS devices leads to the dilemma between reducing SS and eliminating hysteresis voltage, which restricts the development of NCFET devices and circuits.. .In this project, the discrete distribution and confidence interval of gate capacitance are obtained by the fusion of different variation sources and process integration in negative capacitance FinFET. The capacitors are accurately matched by adjusting channel structure and double-layer ferroelectric capacitor in different operation regimes. The minimum of SS without hysteresis voltage is achieved; also the efficiency and stability of NCFET are quantified by definition of ratio of gain to hysteresis voltage. The statistical characteristics of negative capacitance CMOS are described by calculating the high-order statistical eigenvalues, establishing the probability distribution and its analytical expression, and using chi-square test to verify the correctness of statistical distribution...This project will realize variation-aware design and optimization of nanometer negative capacitance CMOS circuits with multiple variation sources, and provide a reliable method for the performance estimation and yield prediction of the negative capacitance CMOS circuits.
功耗和能效是后摩尔时代微电子技术面临的核心问题,本项目通过负电容晶体管来克服波尔茨曼限制的亚阈摆幅(SS)降低的问题。但是,对于纳米负电容CMOS电路,基线CMOS器件的固有变异源RDD、LER和WFV存在于负电容晶体管(NCFET)中,由于它们均引起基线器件的总栅电容(Cm)变化,此时铁电负电容(Cfe)和Cm如何精确匹配使得NCFET获得低SS且又没有滞回效应成为NCFET必须解决的核心问题,同时上述多变异源融合下NCFET电路性能如何变化以及如何描述电路参数的统计特性是其需要解决的关键问题。. 项目通过NCFET的集成工艺和变异融合,获取Cm的离散区间范围,结合双层铁电动态调整负值Cfe完成和Cm的精确匹配,确定无滞回电压的SS低值,折衷NCFET的效率与稳定工作之间关系,并通过抑制其固有的负微分电阻(NDR)效应优化NCFET的性能,实现负电容CMOS逻辑电路和SRAM单元性能的提升。. 项目针对后摩尔时代纳米CMOS电路发展面临的挑战,着重关注影响NCFET器件和电路的基线Cm器件工艺变异问题,实现多变异源融合下负电容CMOS电路的变异识别,提供了负电容CMOS电路设计和性能预测的方法。
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:
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
  • 批准号:
    61571171
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    吕伟锋
  • 依托单位:
国内基金
海外基金