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Metodologia para prever o envelhecimento de circuitos digitais
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| 2.1 MB | Adobe PDF |
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Abstract(s)
Com a constante miniaturização da tecnologia de circuitos integrados CMOS,
diversos problemas de fiabilidade e performance estão a tornar-se críticos à medida
que a escala continua a ser reduzida. Efeitos a longo prazo, como o NBTI, TDDB,
HCI, MS, etc, degradam os parâmetros físicos dos transístores CMOS e com
consequências nas propriedades eléctricas dos semicondutores. O fenómeno NBTI é
considerado o efeito dominante no processo de degradação por envelhecimento dos
CMOS e influencia a operação dos transístores PMOS. Os efeitos degradantes do
NBTI são manifestados na degradação da corrente de dreno, nas capacidades, na
transcondutância e na tensão limiar de condução (Vth) dos transístores PMOS, mas
pode ser representada simplesmente como um incremento no |Vth| ao longo do tempo.
Esta degradação é chamada de envelhecimento e estes efeitos cumulativos têm um
grande impacto na performance do circuito, especialmente se ocorrerem outras
variações paramétricas, como as variações de processo, tensão de alimentação e
temperatura.
O trabalho apresentado nesta dissertação tem por objectivo desenvolver uma
metodologia para prever a degradação na performance dos circuitos digitais CMOS na
presença de efeitos de envelhecimento por NBTI. Uma biblioteca genérica SPICE de
CMOS foi também definida de forma a usar vários modelos preditivos de tecnologias
(PTM). A previsão do envelhecimento é baseada em cálculos das probabilidades dos
transístores PMOS terem uma polarização negativa em VGS, na modelação das
correspondentes variações em Vth para cada transístor e nas simulações SPICE para
medir a degradação na performance. A automatização da metodologia é materializada
numa nova ferramenta de software chamada AgingCalc, desenvolvida no âmbito
desta tese de mestrado.
A metodologia de previsão de envelhecimento proposta é demonstrada através de
simulações em circuitos de referência em tecnologias de 130nm a 16nm, usando
modelos PTM.
Description
Dissertação de mest., Engenharia Eléctrica e Electrónica (Tecnologias de Informação e Telecomunicações), Instituto Superior de Engenharia, Univ. do Algarve, 2012
Keywords
Circuitos integrados Previsão de envelhecimento