מבוא למכשיר Scaling

הפחתת התקני הפחתת המגמות והשילוב של המהנדסים במעגלים משולבים, הייתה הנהג העיקרי של קידום המוליכים למחצה לאורך עשרות שנים. Rooted in Mor's Law, מגמה זו אפשרה עלייה אקספוננציאלית בצפיפות טרנסטור, מהירות ופונקציונליות תוך כדי צמצום עלויות התפוקה האלחוטית של המערכת החיסונית (אך במקביל, תוך כדי צמצום של שינויים משמעותיים של מערכות ניהול חשמל) באופן מיידי (אפקטים)

השפעות בסיסיות של Scaling על Power Amplifier Metrics

הגדלה של המכשיר משפיעה ישירות על הפרמטרים הבסיסיים שמשלים את פעולת המגבר של הכוח.כפי שאורך השערים הטרנסציסטורים מתכווץ ועובי תחמוצת הפחמן להפחית, את המאפיינים הנוכחיים של הטיפוח, המוביל הן לשיפורים והן להידרדרות בתחומים קריטיים של ביצועים.התתתתת הבאה מפרטת כיצד הגדלה משפיעה על רווח, לינאריות, יעילות וניהול תרמי.

קבל ו Linearity

אחד היתרונות העיקריים של דרוג המכשיר הוא העלייה ברווח פנימי לכל טרנסיסטאור. אורכו של שער קטן יותר להפחית את התנגדות הערוץ ולשפר את המוליכים (gm), אשר יכול להגביר את הרווח הקטן של שלב הרש"פ, עם זאת, יתרון זה לעתים קרובות מגיע עם אותות דרמטיים מתקדמים של שינוי אוויריטיס (Ricial) ב- 1.0) נמוך יותר, כמו מכשירים לינאריים, שדות חשמליים בתוך הערוץ, ומובילים למהירות כדי להגביר את ההשפעות של לחץ הדם ליניאריות גבוהה יותר.

יעילות

הגדלה של המכשיר יכולה לשפר את היעילות המוגברת של כוח (PAE) על ידי צמצום הציפוי צנחנים והתנגדות בינונית. רוחבי שער קטנים יותר וערוצים קצרים יותר של קיבולת שער נמוכה (Cgg) ו- capacitances חפיפה, המאפשרים מעבר מהיר יותר וירידה של ירידה בלחץ האנרגיה הדינמית של הרשות במהלך תדרי רדיו (RF), פרציטיות אלה שולטים בהפסדים במעברים, לעתים קרובות, בשל ירידה משמעותית של נפח נמוך יותר של כוח נמוך יותר, עקב ירידה של יחידות לחץ אווירומטר (Ric) בשל ירידה בינונית (אך).

ניהול ארס

ככל שהמדמים של המכשיר מתכווץ, צפיפות הכוח בתוך שבב עולה באופן דרמטי.נומטרי מודרני טרנזיסטורים יכולים להתפזר עד 100 WCM/CM2 או יותר ביישומים ביצועים גבוהים, יצירת כתמים חמים מקומיים שמצמצמצמים את הניידות ואת האמינות.עבור מגברי חשמל מתקדמים, אשר פועלים בתדירות גבוהה יותר של ניהול סיליקון (אפקטים מתקדמים) גבוה יותר, השפעות תרמיות במיוחד.

אתגרים חדשים ב-Nanoscale Power Amplifiers

מעבר להשפעות הישירות על מדדים, קנה מידה של המכשיר מציג מגוון של אתגרים מורכבים הדורשים פתרונות הנדסיים חדשניים. אתגרים אלה נובעים מפיזיקה בסיסית בקנה מידה ננומטר, פגמים בייצור, ואת הצורך באמינות מוגברת.

השפעות קצרות-Channel

אפקטים קצרים (SCEs) הם בין המכשולים המסוכנים ביותר בעיצוב nanoscale MOSFET. כמו אורך ערוץ גישות רוחב אזור בנקאות, השער מאבד שליטה אלקטרוסטטית על הערוץ, המוביל למארח של תופעות בלתי רצויות. אלה כוללים את סף מתגלגלת, מחסום מואץ של מומנט (DIBL), ולהגדיל את התנופה כוח.

תהליך משתנה

במידות ננומטריות, סובלנות ייצור הופכת למקור משמעותי של וריאציות ביצועים.תנודות דונט אקראיות, גסות קו-פרזה, ועובי oxide גורמים למתח הסף ולהוביל זרם להשתנות מ transistor ל transistor, אפילו באותו ימות.הגמישות הזו היא בעייתית במיוחד עבור מגברי כוח, אשר לעתים קרובות דורש התאמה מדויקת של תאים סטטיסטיים עבור שילוב תקין ואפקטיבי של תהליכים דרמטיים, אך לא-אפקטיביים כגון טיפול פסיכולוגי, אך יכול להגדיל את יעילות עיצובית, אך באופן משמעותי, אך באופן משמעותי, כמו גם את שיטות הפעלה סטטית, אך יעיל יותר, אך ורקמותרפי, אך טיפולית, כמו גם עבור שיטות הפעלה אוטומטית, כמו גם את תהליך ניהול יעיל יותר, או ירידה של מערכת ההפעלה באופן משמעותי, או ירידה של מערכת ההפעלה.

דיסיפוציה וכוח

השילוב של צפיפות גבוהה הנוכחית, שדות חשמליים גבוהים, ולחץ תרמי במכשירים בקנה מידה מאיץ מנגנונים ההזדקנות כגון אלקטרומיציה, התמוטטות דיאלקטרית תלויה בזמן (TDDB), וחוסר יציבות בטמפרטורות הטיה (BTI) במגברי חשמל, אשר חשופים לתנודות מתח גדולות וטמפרטורות גבוהות, בעיות אמינות אלה מחמירות את אלקטרומיציה בתוך מתכת interconnects יכול לגרום לשרירים או לקצביחות לחץ אוויריים מהירים, במיוחד, לאחר הפעלת לחץ ארוך טווח.

אסטרטגיות מתקדמות לאופטימיזציה של ביצועים

למרות האתגרים הטבועים של הסקאלה, מהנדסים פיתחו מגוון רחב של אסטרטגיות כדי לייעל את ביצועי המגבר של כוח בטכנולוגיות ננומטריות.אסטרטגיות אלה משתרעות על חומרים, ארכיטקטורת מכשירים, ניהול תרמי וחדשנות ברמת המעגל.

חומרים מתקדמים

כדי להתגבר על המגבלות של סיליקון קונבנציונלי, תעשיית המוליכים למחצה פנתה לחומרים מתקדמים. דיאלקטרי גבוה, כגון סיליקון דו חמצני (HfO2), לאפשר שער עבה יותר בממריצים תוך שמירה על תחמוצת חמצני נמוכה, תוך צמצום זרמי שער המשמשים באופן סיליקון מתקדמים יותר ויותר (RHfN) ו-Gatecto-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-of (GA) משתמשים ב-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-of-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-of-of-of-of-of-of-of-of-to-of-to-to-up-to-to-to-to-to-of-

אדריכלות מכשירים

חידושים של מכשירים הם קריטיים לשמירה על ביצועי הרש"פ בצומתים מתקדמים, עם מבנה תלת-גייט שלהם, לספק שליטה ערוץ מעולה וצמצום הדליפה בהשוואה ל-Moderss. הם גם מציגים ביצועים אנלוגיים טובים יותר, עם עלייה פנימית גבוהה יותר ומניעה נמוכה יותר של צריכת ה- SOTC (למשל, טכנולוגיות FinFET ו-Nm) ללא תוספת של פחמן-FICKD) ל-RIp-RUS (p-R) שיפור דרמטי של צריכת קיבולת גבוהה יותר של צריכת דלקות גבוהה יותר של צריכת דלקות גבוהה יותר של צריכת דלקות גבוהה יותר של צריכת דלקות גבוהה יותר (pICM-RICDOS-RICDOS-RICDOS-R.

טכניקות ניהול נמרץ

ניהול תרמי יעיל הוא חיוני עבור ניתוח הרש"פ אמין במימדים ננומטריים.טכניקות פאסיביות כוללות את השימוש של דרך תרמית, חום ופתרונות אריזה מתקדמים, כגון חיבור ספין-צ'יפ המחבר את המוות ישירות למגרש חום נחושת.מיקרו-קלידי קירור מעבד, שבו הערוצים הקרניים מכווצים ישירות לתוך המצע, יכול להסיר חום על פני 1 / 2 ס"מ עבור ננומטרי, דינמיות, כאשר ניתן להתאים את הטמפרטורות בפועל (מ"מ) באמצעות טמפרטורות מתוחכמות לחץ דם בפועל (מ) באופן מיידי (מ) מאשר טמפרטורות מתוחכמות) באמצעות טמפרטורות מתוחכמות (מספקות) באופן מיידיות) מאשר טמפרטורות מתוחכמות (מפחיתות) באמצעות טמפרטורות מתוחכמות) באופן ישיר יותר מאשר טמפרטורות מתוחכמות (מספקט) באמצעות טמפרטורות מתוחכמות) באופן מיידיות (מספקיתות) באמצעות טמפרטורות מתוחכמות (מספקות) באמצעות טמפרטורות מתוחכמות) באופן מיידיות (מספקט) באופן מיידיות (מספקות (מספקות) באופן מיידי של שליטה חלקית של לחץ דם טמפרטורה מתוחכמות) באמצעות טמפרטורות מתוחכמות) באמצעות טמפרטורות מתוחכמות) באמצעות טמפרטורות מתוחכמות) מאשר טמפרטורות מתוחכמות

המונחים: level innovation

ברמת המעגלים, חידושים אדריכליים רבים מסייעים להתגבר על המגבלות של מכשירים בקנה מידה. דוהרטיים מופעלים על ידי מגבר מרכזי עם מגבר גבוה לשיפור יעילות לאחור, משמשים באופן נרחב בתחנת הבסיס PAs. Enveldes מעקב (ET) ו- רזולוציה מעטפה (EER) להתאים באופן דינמי את המתח לתחזוקה גבוהה על פני טווח רחב של כוח זה הם טכניקות מתקדמות במיוחד.

כיוונים עתידיים ומסקנות

קנה מידה של מכשירים nanoelectronics יש עיצוב מגבר כוח רב, המציע הזדמנויות מדהימות ואתגרים עצום.הכונן לעבר צמתים קטנים יותר - מ 28 nm עד 3 nm ומעבר - להמשיך לדחוף את הגבולות של מה אפשרי מבחינת צפיפות וביצועים בתדרים אחרים של תפקודים פחמן-מערכתיים.

עבור המהנדסים והחוקרים, להישאר אוצר של ההתפתחויות האלה חיוני.משאבים כגון IEEE Journal of Solid-state Circuits (FLT:0access ArticlesFLT:1) ופגישת מכשירים אלקטרונים בינלאומית (IEDM) (איור:2more מידע אלחוטי הכרחי כדי לצמצם את מערכות ההפעלה של ננומטריות וספקות מידע ראשוניות נוספות על עיצוב הרש"פ).