芯片毀于噪聲(二)FinFET使噪聲效應疊加

2016/09/23
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書接上回FinFET 技術已經(jīng)成為工藝尺寸繼續(xù)減小的主要動力?!霸诳深A見的未來,極低的工作電壓與漏電流使得 FinFET 工藝成為 CMOS 工藝的標準架構,” ANSYS 應用工程高級總監(jiān) Arvind Shanmugavel 說道,“但上述優(yōu)點是有代價的—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)點前進而成比例下降。這樣一來,電壓容限(Vsupply - Vt)急劇減少,設計工程師需要特別注意電源噪聲變化。”

平面工藝與 FinFET(右)比較

FinFET 工藝獨有的特性帶來了更多的麻煩。“FinFET 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 器件的三維鰭型結構易聚集熱量,這些熱量會沿垂直方向傳導到鰭型結構上面的走線層。溫度升高增加了噪聲?!?/p>


Naviasky 補充道:“FinFET 架構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。”

在 1x 納米節(jié)點上,不同問題開始相互影響。 “自熱效應很糟糕,但遇上電遷移效應,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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