Hiroshima University HISIM Research Center의 National University Corporation (그림 1)은 바카라 커뮤니티 (이하 AIST라고 함)를 포함하여 산업 및 공무원의 협력과 함께 개발되었습니다표준 소형 바카라 룰"hisim-sotb (Hiroshima University Starc IGET 바카라 룰 Silicon-on-Thin Box) "2014 년 6 월 20 일 미국 워싱턴에서 열렸습니다실리콘 통합 이니셔티브 (SI2),소형 바카라 룰링 연합 (CMC)약 2 년간의 국제 표준화 활동이 끝난 후 국제 표준 바카라 룰로 선정되었으며 2014 년 12 월 18 일에 업계에서 사용 견딜 수있는 표준 바카라 룰로 출시 될 것으로 결정되었습니다 이 결정에 따라 Hiroshima University는 2015 년 1 월 9 일부터 Hisim Research Center 홈페이지 (http : //wwwhisimhiroshima-uacjp/)에 대중에게 공개됩니다 이는 매우 저전압 필드에서 통합 회로 회로 설계 및 제품 개발에 신속하게 응답 할 수있는 시스템을 제공합니다
SOTB-MOSFET은 통합 회로의 작동 전압을 줄이고 초 저전력 소비를 달성 할 수있는 트랜지스터 구조로서 실제 사용될 것으로 예상됩니다 SOTB-MOSFET은 2004 년부터 Hitachi, Ltd 및 Renesas Electronics Co, Ltd에 의해 개발되었으며, 경제, 무역 및 산업 개발 사역 (NEDO)에 의해 경제, 무역 및 산업 개발 사역 (NEDO)에 의해 "경제, 무역 및 산업 및 산업 개발부의 사역을 실현하기위한 Ultra Low Voltage Device Technology Research Association (LEAP)에 의해 의뢰되었습니다 이를 사용하여 회로 통합 기술 개발 (그림 2) AIST는 SOTB-MOSFET을 사용하여 통합 회로의 개발에 대한 도약과 함께 공동 연구 (공동 조정)를 수행하고 있습니다 Hiroshima University는 AIST와 협력하여 SOTB 바카라 룰을 개발하기로 결정했습니다
Matausch Hans, Hiroshima University and AIST의 HISIM 연구 센터 이사NanoElectronics Research Division(리서치 부서장 Yasuda Tetsuji) ElectroinFormatics Group의 Koike Hohei가 이끄는 연구 그룹은 Hiroshima University와 Applications University를 통해 트랜지스터의 검증을 통해 트랜지스터 바카라 룰을 개발함으로써 루프를 빠르게 회전시켜 SOTB-Mosfet의 특성을 정확하게 재현하는 소형 바카라 룰 HISIM-SOTB를 성공적으로 개발했습니다 트랜지스터 작동에 필요한 전압이 1V에서 04V로 크게 감소 될 때 회로 작동
통합 회로에서 전력 소비를 줄이기 위해, 주요 과제는 짧은 채널 효과를 줄이는 것이며, 이는 MOSFET의 소형화로 인한 누출 전류가 갑자기 증가하고 채널의 도핑 원자 수의 감소로 인해 특성 변화의 증가를 억제하는 것입니다 대응 조작으로서, 울트라 얇은 실리콘 채널 층이 제안 된 동안 도핑되지 않은 울트라 얇은 SOI 트랜지스터가 제안되었지만 원하는 특성을 얻기 위해 임계 값 전압을 조정하는 데 어려움이있었습니다 SOTB-Mosfet 은이 문제를 해결했습니다 실리콘 채널 층의 초기화 외에도, 하부 절연체 (박스) 층은 기판 도핑 농도 및 기판 바이어스를 조정하여 특성의 변화를 작게 유지함으로써 이상적인 트랜지스터 특성을 조정할 수 있도록 얇아 질 수있다 결과적으로, 기존 전원 공급 장치 전압 작동의 약 10 분의 1을 소비하는 통합 회로는 04V의 낮은 공급 전압으로 실현 될 수 있습니다 새로 개발 된 SOTB-MOSFET을 사용하여 통합 회로를 설계하기 위해 전원 공급 장치 전압이 04 V로 크게 감소 할 때 회로 작동을 정확하게 재현하는 컴팩트 트랜지스터 바카라 룰을 설계 할 수 있습니다
SOTB-MOSFET은 구조에서 매우 높은 수준의 자유를 가지고 있으며, 그들의 특성은 장치 구조에 따라 민감하게 변하고 (그림 3),이를 정확하게 설명하기 위해 물리적 원리를 따르지 않는 한 바카라 룰은 더 이상 예측할 수 없습니다 Hiroshima University는 2012 년 국제 표준으로 선정 된 Hisim-Soi를 개발하여 모든 장치 구조에 적응하도록 크게 개선되었으며 Hisim-SOTB를 개발했습니다 HISIM-SOTB에서, 3 개의 위치에서의 표면 전위, 초대형 SOI (실리콘 채널 층)의 상단 및 하단에 있으며, 기판 상단에서 포아송 방정식을 해결함으로써 정확하게 결정된다 이를 위해서는 3 차 뉴턴 방정식에 대한 수치 솔루션을 안정적으로 찾는 어려운 문제를 해결해야했지만 적절한 알고리즘을 개발 한 결과 기질 농도의 변화 및 기질 바이어스의 적용으로 인해 캐리어 분포의 변화를 정확하게 재현 할 수있었습니다 다른 한편으로, 컴팩트 한 바카라 룰의 편의성을 훼손하지 않기 위해, 우리는 사용하기에 안전한 부분에 많은 효율적인 근사 방정식을 사용하며 계산 시간을 줄이기 위해 다양한 노력을 기울였습니다
울트라 얇은 필름 SOI 트랜지스터의 개발은 전 세계적으로 발전해 왔으며 2010 년에 Ultra-Thin Film SOI 트랜지스터를위한 표준 트랜지스터 바카라 룰의 선택은 2010 년 CMC에서 시작되었습니다 CMC에서 대학은 회사가 실제 통합 회로 설계에 사용할 수 있는지 여부를 통해 대학에서 연구하고 개발 한 바카라 룰을 평가합니다 평가의 과제는 CMC에 대한 LEAP에 의해 제공되는 SOTB-CMOS 장치 특성 데이터를 트랜지스터 바카라 룰을 사용하여 재생할 수 있는지 여부와 실용 회로에서 시뮬레이션을 수행 할 수 있는지 여부입니다 2012 년 말, 히로시마 대학교의 HISIM-SOTB와 Berkeley University, Berkeley의 BSIM-IMG의 평가가 시작되었습니다 바카라 룰 평가를 담당하는 주된주는 HISIM-SOTB의 AIST 및 BSIM-IMGStmicroelectronics그렇게했습니다
얇은 박스 층과 관련된 현상은 복잡했으며 두 바카라 룰 모두 재생산하기 위해 고군분투했습니다 1 년 동안 평가 기간을 연장 한 후 바카라 룰이 개선되고 평가되었으며 평가 결과가 최종적으로 승인되었으며, 두 바카라 룰 모두 CMC 요구 사항 사양을 충족했으며 그 중 2 개는 Ultra-Thin SOI 트랜지스터의 표준 트랜지스터 바카라 룰로 선택되었음을 나타냅니다 바카라 룰 요구 사항이 2010 년에 처음 생산되었을 때, AIST는 사양에 얇은 박스 레이어에 해당하는 특성이 사양에 포함되도록 요청 했으므로 Box 인터페이스의 채널 형성은 선택 사항에 불과했지만 초박형 SOI 트랜지스터의 개발로 얇은 박스 레이어의 필요성이 널리 인식되었으며, 널리 인식되었습니다Stmicroelectronics또한 SOTB와 동등한 구조를 갖는 자체 장치의 특성을 재현하기 시작했으며 실질적인 요구 사항 사양이되었습니다
LEAP에 의해 구현 된 NEDO 프로젝트 가운데 AIST 및 국내 대학교는 SOTB-MOSFET을 사용하여 다양한 회로를 설계했으며 LEAP를 사용하여 프로토 타입하여 SOTB-CMO의 저전력 소비를 입증했습니다 CMC의 표준화 활동과 병행하여 AIST는 일본 대학에 LEAP의 SOTB-MOSFET 특성을 재현하는 HISIM-SOTB 바카라 룰을 제공했습니다 AIST와 일본 대학은 HISIM-SOTB를 사용하여 LEAP와 함께 프로토 타입으로 대규모 논리 회로와 아날로그 디지털 혼합 회로를 시뮬레이션했으며 장치의 이점을 명확히하고 매우 저전압 작동을 보여주기 위해 노력했습니다 이를 통해 실제 회로 설계를위한 소형 바카라 룰로서 HISIM-SOTB의 높은 안정성과 실용성은 CMC뿐만 아니라 국내 파트너들에 의해도 높이 평가되었습니다 또한 표준화는 지금까지 CMC 내에서 폐쇄 된 활동 이었다는 사실을 인정할 가치가 있지만 이제는 일반 디자이너가 필요한 바카라 룰을 표준화하기위한 새로운 움직임을 만들었습니다
연구팀이 제한된 시간 내에 문제를 해결하고 표준화에 충분한 완벽한 수준으로 HisIM-SOTB를 개발할 수 있었던 이유는 이전 표준화 활동을 통해 산업, 정부 및 학계의 강점을 활용하는 협력 시스템을 신속하게 설정할 수 있었기 때문입니다
장치가 완료되면 회로 특성 평가가 이미 완료되었으며 대규모 회로 설계를위한 환경이 생성되는 이상적인 시나리오가 실현되었습니다
이는 미래에 설계 기능이 더욱 중요 해지는 모든 유형의 트랜지스터에서 달성 될 수 있으며, 산업, 정부 및 학계의 강점을 사용하는 협력 시스템을 구축함으로써 국내 기업이 에너지를 절약하는 반도체 분야에서 세계를 이끄는 열쇠를 보유 할 수 있습니다
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| 그림 1 : HISIM 연구 센터에서 개발 된 소형 바카라 룰 목록 |
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| 그림 2 : SOTB-MOSFET 구조 다이어그램과 일반 MOSFET 비교 |
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| 그림 3 : 구조를 변경할 때 SOTB-MOSFET 구조 및 기판 농도 (NSUBB)의 특성 비교 |
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왼쪽 이미지는 기판 농도 2x10을 보여줍니다17CM3를 사용하여 조정되었습니다 그리고 결과는 2D 수치 결과를 재현함으로써 재현되었다 오른쪽 그림은 왼쪽의 바카라 룰의 매개 변수 중에서 기판 농도만을 보여줍니다16CM3다른 매개 변수의 조정없이 임계 값 전압을 음성 측으로 이동하고 보드 바이어스 VBG의 변화와 관련하여 임계 전압의 변화가 감소하는 현상을 정확하게 재현합니다 (기판 계수를 낮추기)
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