科研前线 - IMEC联合团队开发NWFETs分析模型,探索HCD物理机制

科研前线 - IMEC联合团队开发NWFETs分析模型,探索HCD物理机制,第1张

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直击前线科研动态

尽在 芯片揭秘 科研前线

在第27届 IEEE IPCF 会议上,IMEC发表了与欧洲名校KU Leuven和TU Wien的联合研究成果,其团队拓展了HCD(热载流子退化)效应的研究模型,综合考虑了HCD效应与自热效应两种现象之间的关联和相互影响,并在对纳米线晶体管的实测中获得了验证。

在先进集成电路器件中,器件尺寸的缩小幅度大于工作电压和偏置应力电压的减小幅度,从而造成高电场;除此之外,晶体管的通道长度与载流子的平均自由程相当或更短,载流子因散射耗散的能量随之大减。综上因素因素会导致载流子的大幅加速,进而导致显著的 热载流子退化* (Hot-carrier degradation,以下简称HCD)。在 纳米线(Nanowire) 晶体管器件和FinFET等10nm和亚10nm尺寸的集成电路器件中,HCD效应因自热效应(Self-Heating Effect)而进一步加剧,被认为是最为损害器件可靠性的问题。

而与HCD密切相关的 偏置温度不稳定性 (Bias Temperature Instability,以下简称BTI)现象,在晶体管中相比HCD破坏性要小。在近年的研究中,控制和缓解BTI的技术手段被提出并得到了验证,这些工作大多基于两点,一是通过 调整功函数 将缺陷带转移到载流子无法达到的能量区域,二是在 SiO层 high-k 层之间引入偶极子。然而,到目前为止,尚无能有效减缓HCD效应的手段,更好地了解导致HCD的物理机制将有助于 探索 减缓HCD效应的手段。

自热增强了HCD效应,一个精确的HCD预测模型应该考虑自热效应的影响,但目前模拟自热对HCD影响的模型都基于实验经验和孤立猜想和假设,存在片面性。为加深对HCD诱发机制的理解,建立更接近电路实际工作条件的研究模型, IMEC 鲁汶大学 KU Leuven )和 维也纳工业大学 TU Wien )联合实验团队提出并验证了新的物理模型。相关成果以“ Physical Modeling the Impact of Self-Heating on Hot-Carrier Degradation in pNWFETs ”为题发表于2020年举办的第27届IEEE国际集成电路物理与失效分析会议(IPFA, International Symposium on the Physical and Failure Analysis of Integrated Circuits),来自IMEC及两所欧洲名校的Stanislav Tyaginov, Alexander Makarov等10名研究成员为本文共同作者,项目受到“ 欧盟地平线2020 ”科研规划下的“ 玛丽居里学者 ”项目资助。

*热载流子退化 :Hot-carrier degradation,也称热载流子降解,指器件内部的部分载流子受外部影响成为高能热载流子。这些热载流子会打断Si-H 键从而产生界面态,最终导致载流子平均自由时间减少,降低电子迁移率,从而使器件的源漏电流减小。器件关键电学特性的退化随着工作时间的增长而越来越明显,当退化量大于一定程度时便会引起器件乃至整个芯片的失效,带来严重的可靠性问题。

pNWFETs :p型纳米线(nanowire)场效应晶体管,GAA环栅晶体管器件结构的一种。

研究团队提出并验证了一个基于物理学基本原理的自热与热载流子退化(HCD)的建模框架。研究表明,自热对HCD的影响因素是多方面叠加的:一是分布式温度下载流子输运特性,二是温度对化学键振动寿命的依赖关系,三是键解离的热贡献。为了求解自热效应引起的晶格温度变化,团队综合求解了漂移-扩散方程和热流两公式;而温度的非均匀分布对载流子输运的影响表明了使载流子能量分布函数趋向高能量区。本研究团队所扩展得到的框架能够精确再现实验环境下pNWFETs的热载流子退化过程,同时也发现,如果忽视自热效应的影响,那么模型计算所得的HCD效应的严重程度将会大大低于实际观测值。

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*Minimos-NT ,是一款通用型半导体器件模拟软件,可提供任意二维和三维器件几何形状的稳态、瞬态和小信号分析。该软件由维也纳工业大学微电子研究所自主研发,用于集成电路器件的物理特性研究。

IMEC与知名高校KU Leuven和TU Wien通过建立创新物理模型,深入研究纳米线晶体管的自热效应与热载流子退化物理机制间的联系,Nanowire晶体管即将进入量产阶段,预计该成果将会对于未来纳米线晶体管的良率与器件可靠性提升有重要意义,基于该成果的拓展性研发也将会惠及未来Nanosheet和Forksheet器件的工艺研发。

团队带头人Stanislav Tyaginov博士出生于俄罗斯圣彼得堡,于2006年获物理学博士学位,IIRW和IRPS的技术计划委员会成员。他曾主导建设TU Wien微电子研究所的HCD模型开发小组,在科学期刊和会议论文集上发表论文100余篇。目前Tyaginov博士的研究领域包括:晶体管物理模型仿真、基于Si和碳化硅晶体管中的HCD效应研究、BTI和经时击穿的建模以及MOS器件中的隧穿现象。

IMEC,全称:Interuniversity Microelectronics Centre,即比利时微电子研究中心,是一家成立于 1984 年的 科技 研发中心, 总部设在比利时鲁汶。IMEC 的战略定位为纳米电子和数字技术领域全球领先的前瞻性重大创新中心,IMEC 从 2004 年起参与了从45nm到7nm的芯片前沿技术的研发。

维也纳工业大学(TU Wien),前身是维也纳帝国皇家理工学院,是一所作为奥匈帝国皇家学院的 科技 学院建立起来的综合性大学,是德语国家中的第一所 科技 型学府大学。在教学领域和研究领域都得到国际和国内的认可,是欧洲顶尖学府之一。

鲁汶大学(KU Leuven),是比利时最高学府、世界百强名校、欧洲十大名校之一,集成电路相关学科在欧洲名列前茅,与同在比利时的IMEC在集成电路技术研发方面有着深入、全面的合作。

论文原文链接:

https://ieeexplore.ieee.org/document/9260648

联想笔记本可以DDR3L和DDR3混用。

DDR3与DDR3L内存在大多数情况下是兼容的,可以混搭使用,系统会自动对两条不同电压的内zd存做调整。不过最好选用相同品牌,相同频率的内存混合使用。但为了稳定性,建议尽量不要选择DDR3和DDR3L内存混插。

DDR3L属于低压版内存,而DDR3属于标准版内存,双内存混用后,理论上系统会自动对两条不同电压的内存做调整版,两者可互相兼容,混合使用也不会有什么问题。

扩展资料:

挑选内存条,需看这几个指标:

1、存储容量:即一根内存条可以容纳的二进制信息量,如常用的168线内存条的存储容量一般多为32兆、64兆和128兆。而DDRII3普遍为1GB到8GB。

2、存取速度(存储周期)权:即两次独立的存取 *** 作之间所需的最短时间,又称为存储周期,半导体存储器的存取周期一般为60纳秒至100纳秒。

3、存储器的可靠性:存储器的可靠性用平均故障间隔时间来衡量,可以理解为两次故障之间的平均时间间隔。

万用表又叫多用表、三用表、复用表,是一种多功能、多量程测量仪表,一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻和音频电平等,有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数(如β)。1.万用表的结构(500型)万用表由表头、测量电路及转换开关等三个主要部分组成。(1)表头:它是一只高灵敏度的磁电式直流电流表,万用表的主要性能指标基本上取决于表头的性能。表头的灵敏度是指表头指针满刻度偏转时流过表头的直流电流值,这个值越小,表头的灵敏度愈高。测电压时的内阻越大,其性能就越好。表头上有四条刻度线,它们的功能如下:第一条(从上到下)标有R或Ω,指示的是电阻值,转换开关在欧姆挡时,即读此条刻度线。第二条标有∽和VA,指示的是交、直流电压和直流电流值,当转换开关在交、直流电压或直流电流挡,量程在除交流10V以外的其它位置时,即读此条刻度线。第三条标有10V,指示的是10V的交流电压值,当转换开关在交、直流电压挡,量程在交流10V时,即读此条刻度线。第四条标有dB,指示的是音频电平。(2)测量线路测量线路是用来把各种被测量转换到适合表头测量的微小直流电流的电路,它由电阻、半导体元件及电池组成它能将各种不同的被测量(如电流、电压、电阻等)、不同的量程,经过一系列的处理(如整流、分流、分压等)统一变成一定量限的微小直流电流送入表头进行测量。(3)转换开关其作用是用来选择各种不同的测量线路,以满足不同种类和不同量程的测量要求。转换开关一般有两个,分别标有不同的档位和量程。2.符号含义(1)∽ 表示交直流(2) V——2.5KV 4000Ω/V 表示对于交流电压及2.5KV的直流电压挡,其灵敏度为4000Ω/V(3)A——V——Ω 表示可测量电流、电压及电阻(4)45——65——1000Hz 表示使用频率范围为1000 Hz以下,标准工频范围为45——65Hz(5)2000Ω/V DC 表示直流挡的灵敏度为2000Ω/V钳表和摇表盘上的符号与上述符号相似(其他因为符号格式不对不能全部写上『表示磁电系整流式有机械反作用力仪表 『表示三级防外磁场『表示水平放置)))3.万用表的使用(1)熟悉表盘上各符号的意义及各个旋钮和选择开关的主要作用。(2)进行机械调零。(3)根据被测量的种类及大小,选择转换开关的挡位及量程,找出对应的刻度线。(4)选择表笔插孔的位置。(5)测量电压:测量电压(或电流)时要选择好量程,如果用小量程去测量大电压,则会有烧表的危险;如果用大量程去测量小电压,那么指针偏转太小,无法读数。量程的选择应尽量使指针偏转到满刻度的2/3左右。如果事先不清楚被测电压的大小时,应先选择最高量程挡,然后逐渐减小到合适的量程。a交流电压的测量:将万用表的一个转换开关置于交、直流电压挡,另一个转换开关置于交流电压的合适量程上,万用表两表笔和被测电路或负载并联即可。b直流电压的测量:将万用表的一个转换开关置于交、直流电压挡,另一个转换开关置于直流电压的合适量程上,且“+”表笔(红表笔)接到高电位处,“-”表笔(黑表笔)接到低电位处,即让电流从“+”表笔流入,从“-”表笔流出。若表笔接反,表头指针会反方向偏转,容易撞弯指针。(6)测电流:测量直流电流时,将万用表的一个转换开关置于直流电流挡,另一个转换开关置于50uA到500mA的合适量程上,电流的量程选择和读数方法与电压一样。测量时必须先断开电路,然后按照电流从“+”到“-”的方向,将万用表串联到被测电路中,即电流从红表笔流入,从黑表笔流出。如果误将万用表与负载并联,则因表头的内阻很小,会造成短路烧毁仪表。其读数方法如下:实际值=指示值×量程/满偏(7)测电阻:用万用表测量电阻时,应按下列方法*作:a选择合适的倍率挡。万用表欧姆挡的刻度线是不均匀的,所以倍率挡的选择应使指针停留在刻度线较稀的部分为宜,且指针越接近刻度尺的中间,读数越准确。一般情况下,应使指针指在刻度尺的1/3——2/3间。b欧姆调零。测量电阻之前,应将2个表笔短接,同时调节“欧姆(电气)调零旋钮”,使指针刚好指在欧姆刻度线右边的零位。如果指针不能调到零位,说明电池电压不足或仪表内部有问题。并且每换一次倍率挡,都要再次进行欧姆调零,以保证测量准确。c读数:表头的读数乘以倍率,就是所测电阻的电阻值。(8)注意事项a在测电流、电压时,不能带电换量程b选择量程时,要先选大的,后选小的,尽量使被测值接近于量程c测电阻时,不能带电测量。因为测量电阻时,万用表由内部电池供电,如果带电测量则相当于接入一个额外的电源,可能损坏表头。d用毕,应使转换开关在交流电压最大挡位或空挡上。4.数字万用表现在,数字式测量仪表已成为主流,有取代模拟式仪表的趋势。与模拟式仪表相比,数字式仪表灵敏度高,准确度高,显示清晰,过载能力强,便于携带,使用更简单。下面以VC9802型数字万用表为例,简单介绍其使用方法和注意事项。(1)使用方法a使用前,应认真阅读有关的使用说明书,熟悉电源开关、量程开关、插孔、特殊插口的作用。b将电源开关置于ON位置。c交直流电压的测量:根据需要将量程开关拨至DCV(直流)或ACV(交流)的合适量程,红表笔插入V/Ω孔,黑表笔插入COM孔,并将表笔与被测线路并联,读数即显示。d交直流电流的测量:将量程开关拨至DCA(直流)或ACA(交流)的合适量程,红表笔插入mA孔(<200mA时)或10A孔(>200mA时),黑表笔插入COM孔,并将万用表串联在被测电路中即可。测量直流量时,数字万用表能自动显示极性。e电阻的测量:将量程开关拨至Ω的合适量程,红表笔插入V/Ω孔,黑表笔插入COM孔。如果被测电阻值超出所选择量程的最大值,万用表将显示“1”,这时应选择更高的量程。测量电阻时,红表笔为正极,黑表笔为负极,这与指针式万用表正好相反。因此,测量晶体管、电解电容器等有极性的元器件时,必须注意表笔的极性。(2)。使用注意事项a如果无法预先估计被测电压或电流的大小,则应先拨至最高量程挡测量一次,再视情况逐渐把量程减小到合适位置。测量完毕,应将量程开关拨到最高电压挡,并关闭电源。b满量程时,仪表仅在最高位显示数字“1”,其它位均消失,这时应选择更高的量程。c测量电压时,应将数字万用表与被测电路并联。测电流时应与被测电路串联,测直流量时不必考虑正、负极性。d当误用交流电压挡去测量直流电压,或者误用直流电压挡去测量交流电压时,显示屏将显示“000”,或低位上的数字出现跳动。e禁止在测量高电压(220V以上)或大电流(0.5A以上)时换量程,以防止产生电弧,烧毁开关触点。

f当显示“ ”、“BATT”或“LOW BAT” 时,表示电池电压低于工作电压。


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