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芯片毀于噪聲(二)FinFET使噪聲效應(yīng)疊加

2016/09/23
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書接上回,FinFET 技術(shù)已經(jīng)成為工藝尺寸繼續(xù)減小的主要?jiǎng)恿Α!霸诳深A(yù)見的未來,極低的工作電壓與漏電流使得 FinFET 工藝成為 CMOS 工藝的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu),” ANSYS 應(yīng)用工程高級總監(jiān) Arvind Shanmugavel 說道,“但上述優(yōu)點(diǎn)是有代價(jià)的—電源噪聲問題變得突出。一方面,10 納米或 7 納米的 FinFET 器件在供電電壓(Vsupply)為 500mV 時(shí)也能可靠地工作;另一方面,門限電壓(Vt)并沒有跟隨工藝節(jié)點(diǎn)前進(jìn)而成比例下降。這樣一來,電壓容限(Vsupply - Vt)急劇減少,設(shè)計(jì)工程師需要特別注意電源噪聲變化?!?/p>

平面工藝與 FinFET(右)比較

FinFET 工藝獨(dú)有的特性帶來了更多的麻煩?!癋inFET 器件溫度更高,因此白噪聲會增加,” Cadence 電源簽核(signoff)產(chǎn)品市場總監(jiān) Jerry Zhao 說,“FinFET 器件的三維鰭型結(jié)構(gòu)易聚集熱量,這些熱量會沿垂直方向傳導(dǎo)到鰭型結(jié)構(gòu)上面的走線層。溫度升高增加了噪聲?!?/p>


Naviasky 補(bǔ)充道:“FinFET 架構(gòu)沒有足夠的去耦電容,所以不能將噪聲去除干凈。有些工藝雖然提供 memcap 電容,但目前還存在一系列其他的問題。FinFET 并沒有帶來新型噪聲,只不過這種技術(shù)使噪聲問題更加惡化,并由于去耦電容減少而折磨開發(fā)人員?!?/p>

在 1x 納米節(jié)點(diǎn)上,不同問題開始相互影響。 “自熱效應(yīng)很糟糕,但遇上電遷移效應(yīng),二者疊加產(chǎn)生的影響更壞(一加一大于二)。” Naviasky 繼續(xù)解釋,“我們的規(guī)則是防止自熱增加的溫度超過 5 度,否則等不到處理噪聲問題,電遷移問題就會讓你招架不及?!?/p>

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