3、亚阈值晶体管与隧道场效应晶体管：低功耗半导体的未来趋势

亚阈值晶体管与隧道场效应晶体管：低功耗半导体的未来趋势

亚阈值晶体管的前景与应用

随着器件尺寸和电源电压的不断缩小，亚阈值晶体管在低功耗和超低功耗应用领域展现出了极为光明的前景。持续的研究表明，多栅器件、鳍式场效应晶体管（FinFETs）和碳纳米管场效应晶体管（CNTFETs）都可应用于亚阈值区域。

通过引入负电容效应，这些器件对电流传导的栅极控制能力得到增强，使得它们在亚阈值操作中更具吸引力。在逻辑设计方面，伪N - MOS、可变阈值、多米诺和传输晶体管等都是亚阈值应用的合适选择，因为它们具有鲁棒性强、速度快且功耗低的特点。

以下是参数变化在强反转和亚阈值操作中的影响对比：
| 参数 | 强反转 - CMOS | 亚 - CMOS | VT - 亚 - CMOS |
| — | — | — | — |
| Vth 变化 (± 10%) | 0.1–1.4% | 34.7–96.2% | 5–42.4% |
| 温度变化 (25−10°C) | 28.2% | 61.5% | 33.7% |

另外，亚 - CMOS和亚多米诺逻辑的性能对比如下：
| 参数 | 亚 - CMOS | 亚多米诺 |
| — | — | — |
| 功率 (nw) | 10.64 | 3.408 (32%) |
| 延迟 (μs) | 7.545 | 2.423 (3× 更快) |
| PDP (fJ) | 80.28 | 8.26 (10%) |
| 面积 (μm²) | 2381 | 1447 (60%) |
| 噪声容限 | 差 | 优秀 |

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