Variabilidade em FinFETs - Meinhardt, Cristina (2014)
Circuitos integrados VLSI (Very Large Scale Integration) usando nanotecnologia demandam novos materiais, estruturas, metodologias de projeto e ferramentas de CAD para lidar com os problemas decorrentes do processo de fabricação, tais como variabilidade. Alguns tipos de concepção são mais ou menos robustos às variações de processo ou ambientais, quer sistemáticas ou aleatórias. Esta pesquisa avalia os tipos de projeto de circuitos integrados e os aspectos que podem ajudar a melhorar a capacidade de fabricação e desempenho nas futuras gerações de dispositivos. Neste contexto, é fundamental avaliar como será o comportamento da tecnologia FinFET em tecnologias além de 20nm. A tecnologia FinFET é candidata a substituir a tecnologia CMOS planar no processo de fabricação. Obter informações preditivas sobre o comportamento desta tecnologia no projeto de células é importante tanto para projetistas como para desenvolvedores de ferramentas de EDA. Esta tese explora tipos de projeto de células básicas com tecnologia FinFET. São objetivos principais a caracterização do desempenho temporal e potência, tanto dinâmica como estática, assim como a identificação dos principais parâmetros geométricos em tecnologias FinFET cuja variabilidade afete as características elétricas e a avaliação da robustez destas células aos efeitos de variabilidade de processo. A primeira contribuição deste trabalho é a exploração de tipos de projeto possíveis com a tecnologia FinFET, tais como o projeto com FinFET de 4 terminais nos estilos Short-Gate, Independent-Gate e Low-Power. Estas células foram caracterizadas e modeladas de forma a serem inseridas em um fluxo de síntese regular e comparadas com células em tecnologia bulk CMOS. A segunda contribuição deste trabalho é a identificação das principais fontes de variabilidade e a tendência de comportamento em tecnologias FinFET sub-20nm. Até o momento da elaboração deste documento, a pesquisa de estado-da-arte aponta que este foi o primeiro trabalho a investigar em nível elétrico o impacto da variabilidade em parâmetros geométricos e elétricos na potência dinâmica e estática de dispositivos FinFET sub-20nm. Finalmente, a terceira contribuição deste trabalho é quantificar a influência das flutuações da função trabalho do metal de gate em FinFETs nas tecnologias sub-20nm, traçando um panorama preditivo dos efeitos da variabilidade em tecnologias sub-20nm.