Проектирование специализированных СБИС. Рындин Е.А. - 9 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТТИ ЮФУ | Таганрог

Составители: 

Рубрика: 

11
ристикой, часто используемой для сравнения интегральных схем, выполнен-
ных на основе различных технологий.
Исключением в данном случае является плотность тока j
С
, определяемая
выражением
j
С
= I
С
/S, (14)
где S - площадь поперечного сечения проводника.
При выполнении масштабирования получим
j
С
` = (I
С
/n)/(S/n
2
) = nI
С
/S = j
С
n. (1 5)
Таким образом, плотность тока возрастет в n раз, что является ограниче-
нием на пути получения субмикронных размеров. При значительных плотно-
стях токов в проводниках начинает заметно проявлять себя электромиграция -
процесс перемещения атомов металла под действием электрических сил, что
приводит к быстрому разрушению проводников. Например, для алюминиевых
проводников интегральных микросхем плотность тока не должна превышать
10
6
А/см
2
.
При длине канала L = 1 мкм, ширине канала W = 4 мкм, толщине диэлек-
трика d = 50 нм (в качестве диэлектрика в кремниевых МДП-транзисторах, как
правило, используется оксид кремния SiO
2
), при максимальных значениях
напряжений сток-исток и затвор-исток U
СИ
= U
ЗИ
= 5 В, пороговом напряже-
нии U
ПОР
= 1,75 В, ширине и толщине алюминиевых соединительных линий
W
L
= 2L и d
L
= L/2 плотность тока в проводниках, в соответствии с выраже-
ниями (1) - (6), (14), составит j
С
≈ 2,53⋅10
5
А/см
2
.
Тогда, согласно выражению (15), максимальное значение коэффициента
масштабирования, при котором электромиграция будет незначительна, соста-
вит n ≈ 4.
Подставив данное значение n в выражения (7), получим предельно до-
пустимое значение длины канала L` ≈ 250 нм (см. табл. 1).
Ограничения, связанные с основными физическими законами, называют-
ся фундаментальными ограничениями. К ним относят квантовые ограничения
и ограничения, связанные с процессом туннелирования [5].
Основное положение квантовой физики состоит в том, что любое физи-
ческое изменение, выполненное за время ∆t, приводит к соответствующему
изменению энергии ∆E рассматриваемой системы
∆E ≥ h/(2π∆t), (16)
где h - постоянная Планка.
Величина рассеиваемой за время ∆t мощности P равна
P = ∆E/∆t ≥ h/(2π∆t
2
) (17)
и может рассматриваться как нижний предел рассеиваемой мощности на одну
операцию.

Страницы