ترانزیستور

توسط H.-S. P. Wong فراتر ازمرسومترانزیستوراین مقاله بر روی رویکردها تمرکز داردادامه مقیاس‌بندی CMOS با معرفیساختار دستگاه جدید و مواد جدید.شروع از تجزیه و تحلیل منابعبهبود عملکرد دستگاه، ماگزینه های فناوری را برای دستیابی به این موارد ارائه می دهدبهبود عملکرد این گزینه هاشامل گیت با دی الکتریک-ثابت (high-k).دی الکتریک، الکترود دروازه فلزی، دو دروازهFET و FET سیلیکونی صاف شده. نانوتکنولوژیدر چارچوب ادامه بررسی می شودپیشرفت در سیستم های الکترونیکی توسطفناوری میکروالکترونیک سیلیکونی راترانزیستور اثر میدانی نانولوله کربنی استبه عنوان نمونه ای از ارزیابی مورد بررسی قرار می گیردفرآیند مورد نیاز برای شناسایی مناسبفناوری نانو برای چنین اهدافی.1. معرفیصنعت نیمه هادی در این زمینه بسیار موفق بوده استبهبود مستمر عملکرد سیستم را فراهم می کندسال به سال که صنعت نیمه هادیانجمن (SIA) نقشه راه را برایفن آوری نیمه هادی از سال 1992. این نقشه های راهنشان دهنده یک چشم انداز اجماع از روندهای صنعت استتاریخ به عنوان یک راهنما نقشه های راه اخیر [1] را شامل می شودمشارکت صنعت نیمه هادی جهانی،از جمله ایالات متحده، اروپا، ژاپن، کره وتایوان آنها اساساً تمایل صنعت را تأیید می کنندبا قانون مور [2] که اغلب به عنوان قانون بیان می شود ادامه دهیددو برابر شدن عملکرد ترانزیستور و چهار برابر شدن آنتعداد دستگاه های روی یک تراشه هر سه سال یکبار. راپیشرفت خارق‌العاده‌ای که قانون مور نشان می‌دهد بوده استاز طریق پوسته پوسته شدن فلز-اکسید-نیمه هادی به دست می آیدترانزیستور اثر میدانی (MOSFET) [3، 4] از بزرگترابعاد فیزیکی به ابعاد فیزیکی کوچکتر،در نتیجه سرعت و چگالی به دست می آورد.کوچک کردن ماسفت معمولی فراتر ازگره فناوری 50 نانومتری برای دور زدن نیاز به نوآوری داردموانع ناشی از فیزیک اساسی است که محدود می کندماسفت معمولی محدودیت هایی که اغلب ذکر شده است [4-12]عبارتند از 1) تونل زنی مکانیکی کوانتومی حامل ها از طریقاکسید دروازه نازک؛ 2) تونل زنی مکانیکی کوانتومیناقلین از منبع به زهکش و از درین به بدنماسفت؛ 3) کنترل تراکم و محلاتم های ناخالص در کانال MOSFET و منبع / تخلیهمنطقه برای ارائه نسبت جریان روشن و خاموش بالا؛ و 4)شیب زیرآستانه محدود این محدودیت های اساسی دارندمنجر به پیش بینی های بدبینانه از پایان قریب الوقوع شدپیشرفت فن آوری برای صنعت نیمه هادی [4].از سوی دیگر، فشار به مقیاس معمولیMOSFET همچنان پیشرفت قابل توجهی را نشان می دهد [13، 14].به جای تکرار ملاحظات دستگاهمحدودیت های مقیاس بندی در اینجا، ما خواننده را به قبلی خود ارجاع می دهیمتجزیه و تحلیل [8-10] و همچنین تجزیه و تحلیل توسط دیگران درادبیات [4-7، 11، 12]. ما این مقاله را به جای آن متمرکز می کنیمرویکردهایی برای دور زدن یا غلبه بر موانعمقیاس بندی دستگاه ساختار این مقاله به شرح زیر است.ما ابتدا به فرصت‌های ماسفت سیلیکونی می‌پردازیم،تمرکز در درجه اول بر روی رویکردهایی که از آن جدا می شوندتکنیک های معمولی مقیاس بندی (به عنوان مثال، دوپینگکنترل پروفایل، دی الکتریک های نازک گیت دی اکسید سیلیکون، SOI).موضوعات پوشش داده شده شامل دی الکتریک-ثابت بالا (high-k)حق چاپ 2002 توسط International Business Machines Corporation. کپی به صورت چاپی برای استفاده خصوصی بدون پرداخت حق امتیاز به شرط (1) هر کدام مجاز استبازتولید بدون تغییر انجام می شود و (2) مرجع مجله و اطلاعیه حق چاپ IBM در صفحه اول گنجانده شده است. عنوان و چکیده، اما هیچ بخش دیگری از اینکاغذ ممکن است بدون مجوز بیشتر توسط سیستم های مبتنی بر رایانه و سایر سیستم های خدمات اطلاعاتی کپی یا بدون حق امتیاز توزیع شود. اجازه بازنشر هر بخش دیگری ازاین مقاله باید از سردبیر تهیه شود.0018-8646/02/5.00 دلار © 2002 IBMIBM J. RES. & DEV. VOL. 46 NO. 2/3 مارس/مه 2002 H.-S. P. WONG133دی الکتریک دروازه، الکترود دروازه فلزی، FET دو دروازه،و FET سیلیکونی صاف شده. بخش دوم این مقالهفضای بین میکروالکترونیک های معمولی را بررسی می کندفناوری و نانوتکنولوژی اکتشافی تر.چنین طیف گسترده ای از فناوری های نانو وجود داردامروز کشف شده است که ساختن آن حتی ساده غیرممکن استتلاش برای پوشش میدان رویکرد اتخاذ شده در ایناین مقاله برای نشان دادن هر دو فرصت، یک مثال، ترانزیستور اثر میدان نانولوله کربنی است.ارائه شده توسط فناوری نانو و مهمترین آنهاسوالاتی که باید قبل از چنین فناوری هایی پاسخ داده شوندمی تواند کاربرد عملی پیدا کند. بنابراین مثال برای انتخاب شده استاهداف گویا به جای پیشنهاد ضمنیابزار تکنولوژیکی نهایی2. ماسفت سیلیکونیبرای مدارهای دیجیتال، یک رقم شایستگی برای ماسفت ها برایمدارهای بدون بار CV/I است که درآن C ظرفیت گیت است.V نوسان ولتاژ است و I درایو جریان استماسفت. برای مدارهای بارگذاری شده، درایو جریان ازماسفت از اهمیت بالایی برخوردار است. داده های تاریخینشان می دهد که مقیاس طول کانال ماسفتهمانطور که توسط scali پیشنهاد شده است، سرعت مدار را بهبود می بخشد