论文研究-TCMC65nmGP与LP工艺比较 .pdf

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TCMC65nmGP与LP工艺比较,李立,程旭,本文主要针对TSMC65nm工艺进行深入研究,充分比较了GP(General Purpose)和LP(Low Power)两种工艺下漏电,跨导增益和MOS开关导通电阻这三个
山国武技记文在 表两种L艺下跨导仿真结果 过驱动电压( 过驱动电压 图两种工艺下比较结果 仿真数据如表和图所示。在相同尺寸、相同过驱动电压下,的跨导要 比小大约 与过驱动电压密切相关,在相同过驱动电压下,相同尺寸 的和 管有基本相等的电流效率,即 所以,如果想在相同过驱动电压 下分别用和 管实现相等的跨导增益,需要更人的宽长比,而它们的 偏貿电流会近似相等,因为 基本相等。此外比电压高,较高的电源电 压非常有利于模拟设计。 综上:如果只考虑分别用和的管在相等过驱动电压 卜获得相等跨导 增益 管需要更大的宽长比(通常两者的会相等,即意味着需要更大的); 两者在相同过驱动电压下,电流效率相当;的电源电压较高,这对模拟设计有 利 山国武技记文在 开关 开关电容电路在模拟电路中有广泛的应用,所以在此对最常用的 开关导通阻值 做比较。比较电路如图所示。 管都取值为 管、管栅极分别偏置为电源电压和地,衬底分别偏置为低和电源电压。电源电压为 为正常开关传导电压主要耗时在最后几|,所以用源将 和 漏源电压徧置为。同吋另有·个电压溟偏置漏极,扫描该偏置电压,得到 开关导通电阻与开关欲传递电压的关系,如图所示。 ↓ 图仿真电路图 图仿真结果( ,左为,右为) 由图可见,和下 开关阻值与欲传递电压关系图有近似的形状,在传递 吋电阻值最大,开关阻值近似为的倍。下面比较两者在传递 时的导通 电阻,见衣三。相比而言,受⊥艺角影响更大,整体导通电阻约为导通电阻的 倍。 表两种工艺下导通电阻仿真结果 工艺角温度电源电压()导通电阻g导通电阻g 山国武技记文在 开关也同样存在漏电,这里关注的漏电与第·部分的栅极漏屯不同 川关更 在意沟道漏电。选取 的 管,栅极与体端接地,·端接(默认 另一端接(默认为一半电源电压),分别在和下扌措与 得到表: 表两种工艺下导通电阻漏电 ),栅极与 ),栅极与体 体端按接地,余下一端接一半电源电压,扫描另端接地,余下一端接接一半电源电压,扫描另 端 一端 DC RENEDESE w的a.34 减 w5104n ),栅极与|, ),栅极与体 体端接地,余下一端接地,扫描另一端 端接地,余下一端接地,扫描另一端 Dc Rawas DGK护 M1.JUL L[4aA M02,345 Mx,222 Q,:x10 综上:的 开关导通电阻约为的倍;的导通电阻受工艺较影响更大 由于的导通电阻人,为实现相等的时间常数,需要更大尺寸的开关,这同样 也意味着更大的 开关栅电容,需要更大的驱动能力来驱动开关,而本身的驱动能 力不如。这样考虑,要实现相同的导通电阻,比成本高很多。 但如果漏电是需要考虑的,以上的代价都可以忽略不计。的沟道漏电比大 个数量纵以上。采用实际设计中的开关尺寸,漏电在极端情况会达到儿百纳安,而儿纳 安的漏电就足以使得电荷敏感的模拟电路功能失效。 所以,相较在实现相等导通电阻时,付出的代价为后者的约,但却可能有几 纳安到上百纳安的漏电。对于对电荷敏感的模拟电路,这么大的漏电将使得设计不可行。 结论 本文从漏电、跨导增益 开关导通电阻和标准单元四个方面比较了 的和两个⊥艺 )工艺较工艺最大的优势在于其静态漏电比后者小个数量级,对大规模数字 电路这会极大地降低静态功耗,对模拟电路,由于管子尺寸较大,单个管子漏电在下会 山国武技记文在 达到儿到儿十,在极端工艺角和温度下甚至可以达到级别,这对电荷敏感的模拟电 路是致命的 )工艺较工艺最大的优势在于其开关导通电阻小,是的 用 工艺管实现小导道电阻开关成本要小很多。但如果对 开关关断时的沟道漏 电有要求,工艺下则不得不采用高阈值器件或者不能使用很小的沟道尺寸,这时工 艺将更有吸引力。 )跨导增益反映了 管的放人能力。和工艺有相当的电流效率 ),在相等过驱动电压下,相等的电流会产生接近相等的,当然这时工艺 需要更大的宽长比,这样寄生会多一些,但对抑制喚声和失调会很好。此外有更高的电 源电压,高电源电压对模拟设计是好事情。 参考文献 翁寿松工艺及其设备电子工业专用设备, 大石基之解决漏电流问题已刻不容缓电子设计应用 吕伟锋孙玲玲一个简单的 失配模型计算机辅助设计与图形学学报

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