Скачать презентацию
Идет загрузка презентации. Пожалуйста, подождите
Презентация была опубликована 11 лет назад пользователемousnano.sbras.ru
1 1 КМОП технология вблизи физических пределов масштабирования В.П. Попов Институт физики полупроводников СО РАН, Новосибирск
2 *The International Technology Roadmap for Semiconductors, edn Прогнозируемые и достигнутые параметры логических элементов
3 *The International Technology Roadmap for Semiconductors, edn Технико-экономические параметры элементных базисов
4 The International Technology Roadmap for Semiconductors, edn Развивающиеся и поисковые информационные технологии
5 *The International Technology Roadmap for Semiconductors, edn * L g = 5 nm n-MOSFET Lch = 6 3 nm из-за флуктуаций n + S,D - Снижение температуры - Уменьшение ёмкости оксида - Увеличение скорости.....или инженерия канала? P dyn = n I on V DD k -2 k k = const k ~ 0.7 F dyn = I on / (C ox W L V DD ) k / (k -1 k k k) = k -1 Ограничения нанотранзисторов: Предел масштабирования по туннельному току затвора I G достигнут при 90 нм норме GOT = 1.5 nm Для 45 nm – high-k диэлектрики GOT = 1.0 nm Для 14 nm – GOT = 0.5 nm (SiO 2 ) При 14 нм проектной норме (2015 г.)* – баллистический режим (L< ), но туннелирование S-D При L=3 нм (10 нм норма 2020 г.) - изменения зонной структуры (скорости, ёмкости) Текущее масштабирование по мощности и частоте для схем на классических КМОП транзисторах Принцип электростатического подобия и закон Мура
6 World record presented in 1999 at E-MRS Meeting V.P. Popov, I.V. Antonova, V.F. Stas et al., J. Mater. Sci. Eng. B, 73, 82 (2000) (BOX)
7 7 V.P. Popov, I.V. Antonova, V.F. Stas et al., J. Mater. Sci. Eng. B, 73, 82 (2000) Эксперимент и расчет плотности состояний (DOS) плёнки Si в однодолинном приближении Квантовые поправки в проводимость 3 нм канала 1-2 порядка Проводимость 3 нм пленок Si в КНИ: измерения ВАХ точечно-контактного псевдо МОП-транзистора и расчет DOS в ОДП
8 8 V.P. Popov, I.V. Antonova, V.F. Stas et al., J. Mater. Sci. Eng. B, 73, 82 (2000) Эксперимент и расчет плотности состояний (DOS) плёнки Si в однодолинном приближении Квантовые поправки в проводимость 3 нм канала 1-2 порядка Проводимость 3 нм пленок Si в КНИ: измерения ВАХ точечно-контактного псевдо МОП-транзистора и расчет DOS в ОДП Schr Ö dinger (1D, ЕМА)
9 9 M. Lundstrom et al., M. Lundstrom et al., IEEE TRANS. ON ELECTRON DEV., 55, 866(2008) Квантовые поправки определяются зонной структурой и зарядом Проводимость 3 нм пленок Si в КНИ: расчет DOS в EMA и TB
10 M. Lundstrom et al. IEEE Trans. on Elect. Dev., 55, 1286, 2008 M.Shin, IEEE Transactions On Nanotechnology 6, 230 (2007)M.ShinIEEE Transactions On Nanotechnology 6, 230 (2007) Переключение тока (on-off) в двухзатворном (DG) и нанопроволочном (SNW) транзисторах O.V. Naumova, M.A. Ilnitsky, L.N. Safronov, V.P. Popov. Semicond., v. 41, p , 2007
11 M. Lundstrom et al. IEEE Trans. on Elect. Dev., 55, 1286, 2008 M.Shin, IEEE Transactions On Nanotechnology 6, 230 (2007)M.ShinIEEE Transactions On Nanotechnology 6, 230 (2007) Переключение тока (on-off) в двухзатворном (DG) и нанопроволочном (SNW) транзисторах O.V. Naumova, M.A. Ilnitsky, L.N. Safronov, V.P. Popov. Semicond., v. 41, p , 2007
12 M. Lundstrom et al. IEEE Trans. on Elect. Dev., 55, 1286, 2008 M.Shin, IEEE Transactions On Nanotechnology 6, 230 (2007)M.ShinIEEE Transactions On Nanotechnology 6, 230 (2007) Переключение тока (on-off) в двухзатворном (DG) и нанопроволочном (SNW) транзисторах O.V. Naumova, M.A. Ilnitsky, L.N. Safronov, V.P. Popov. Semicond., v. 41, p , 2007
13 M. Lundstrom et al. IEEE Trans. on Elect. Dev., 55, 1286, 2008 H. Iwai 4th Int. Symp. on Adv. Gate Stack Technol., 2007 Переключение тока (on-off) в двухзатворном (DG) и нанопроволочном (SNW) транзисторах O.V. Naumova, M.A. Ilnitsky, L.N. Safronov, V.P. Popov. Semicond., v. 41, p , 2007 Ion / Ioff разных типов нанотранзисторов
14 Intel high-k 32 nm technology Intel high-k 32 nm technology with drive currents of 1550 µA/ µm at 100 nA off-current for the NMOS transistor, and 1210 µA/µm for the PMOS transistor IEDM 2008: high-k SiNWT with 10 nm H. Iwai 4th Int. Symp. on Adv. Gate Stack Technol., 2007 Двухзатворные (DG) и нанопроволочые (SINW) транзисторы для СБИС Intel high-k 32 nm technology Sanjay Natarajan et al. IEDM 2008 S. Deleonibus et al IEDM 2008
15 Intel high-k 32 nm technology Intel high-k 32 nm technology with drive currents of 1550 µA/ µm at 100 nA off-current for the NMOS transistor, and 1210 µA/µm for the PMOS transistor Резонансные характеристики логики для ассоциативных «голосующих» процессоров на КМОП и NМОП нанотранзисторах КМОП СБИС чип эмуляции процессов опознавания, обучения и принятия решений Архитектура кремниевого чипа с ~10 млрд. КМОП транзисторов, эмулирующих мозг ( Тадаши Шибата) T. Shibata et al., Proc. 10th Int. Conf. Ultimate Integration of Silicon (ULIS), 233, March, 2009.
16 * Совещание по развитию электронной промышленности РФ, сент Техпроцессы системообразующей ЭКБ микроэлектроники 187 млрд руб XYZ млрд руб НИИСИ РАН
17 СБИС СК ПЗУ СБИС МП PCI ОЗУ СБИС ИК Мультиплексный канал п/ п RS232 Дискретные сигналы Структура управляющей ЭВМ с 32-разрядным RISC микропроцессором КОМДИВ32-С НИИСИ РАН, 2008
18 Плата управляющей ЭВМ с 32-разрядным RISC микропроцессором КОМДИВ32-С НИИСИ РАН, 2008
19 0.18 мкм технология ST Microelectronics 2007г.
20 Планы технологического развития «НИИМЭ и Микрон» 1,20,80,50,350,250,180,130,090,0650, г. мкм 2007 г.2008 г.2009 г. Фабрика «150мм»Фабрика «200мм»Фабрика «300мм» Строительство новой 300мм фабрики для уже существующей на 200мм технологии 1,20,80,50,350,250,180,130,090,0650,045 мкм 2011 г г. Модернизация 200мм фабрики в 2011г. с Роснано
21 Результаты и перспективы развития КМОП технологии - Имеющийся научно-технический задел по кремниевой КМОП технологии позволяет прогнозировать масштабированное уменьшение размеров от 45 нм до 4-5 нм в течение ближайших лет. Дальнейший прогресс бинарной (цифровой) логики будет основан не на принципах переноса заряда или спина. - Существующий сегодня уровень интеграции в КМОП СБИС достаточен для формирования многопроцессорных параллельных систем, в том числе систем ассоциативной логики. - Одновременная разработка новых материалов (графена, п/п наноструктур, квантовых точек) и новой архитектуры микропроцессоров являются необходимым условием создания искусственного интеллекта, не уступающего по уровню человеку. - Отставание России от мировых лидеров в развитии подобных систем продолжает возрастать.
22 т ок, зависящий от пропускания..... V G E C ( x ) x y n S (V GS ) = C ef f (V GS - V T ) Аппроксимация плавного канала + DIBL квази-равновесие (Статистика Больцмана и одна подзона) Проблема плотности тока при размерном квантовании
23 ballistic E C (x) inelastic scattering E C (x) I-V characteristics of nano-MOSFETs effective mass Hamiltonian VGVG VDVD VSVS L=10nm t ox = 0.6 nm t ox = 3 nm Zhibin Ren and Ramesh Venugopal (Purdue) Dejan Jovanovic (Motorola, Los Alamos)
24 24 Paolo Gargini, Chairman of ITRS 2004
25 25 The International Technology Roadmap for Semiconductors, edn P = P stat + P dyn 100 Вт·см -2 где P stat = V DD · I off P dyn = C · V DD 2 ·f V min = 10 мВ Т = 300 К, C L = 0.4 fF (t ox = 1 нм) N = 10 9, = 10 ps, mbf = 1000 h Более реалистические оценки мощности Снизу: Сверху:
26 26 Hiroshi Iwai "Gate Stack Technology for the Next 25 Years 4th International Symposium on Advanced Gate Stack Technology September 2007 Dallas, Texas
27 27 Изменение потребляемой мощности СБИС при переходе к high-k диэлектрикам N.S.Kim, T. Austin, Leakage Current: Moore's Law Meets Static Power. IEEE Computer, pp , 2003
28 I DS -V DS кривые КНПТ (V ds =0.15 V) измеренные при температуре : 1 – 300 K ; 2 – 14 K; 3 – 7.3 K. Адсорбционный газоанализатор ! Криогенная стабильность МП AMD Phenom II X4 и сдвиг сток-затворных характеристик КНИ нанопроволочных транзисторов КМОП криогенная наноэлектроника?
Еще похожие презентации в нашем архиве:
© 2024 MyShared Inc.
All rights reserved.