24、先进超低功耗半导体器件的研究与挑战

先进超低功耗半导体器件的研究与挑战

1. SRAM 模拟研究

在 45nm 技术、VDD = 0.9V、27°C 的条件下，对各种 10T 和 12T SRAM 单元进行模拟，通过引入双指数电流源来模拟辐射故障的影响，该电流源会使存储节点在“1”和“0”之间翻转。

1.1 SRAM 单元特性

不同的抗辐射加固架构能改善单元稳定性和软错误免疫等性能指标，适用于低功耗和高效应用。每种 SRAM 单元都有其优势，可根据不同需求适用于各种应用。

1.2 未来研究方向

可将用于提高 RSNM 和 WSNM 的各种技术相结合，设计适用于亚阈值操作的低功耗、可靠 SRAM 单元。

2. 超低功耗半导体设计技术

为实现超低功耗半导体设计，人们探讨了多种技术，包括：
- 掺杂技术 ：如 TFET、无结晶体管。
- 氧化物材料技术 ：如 NCFET、铁电材料。
- 栅极金属材料技术 ：如栅极工程化 TFET、异质栅结构。
- 结构工程技术 ：如 FinFET、NSFET、GAA MOSFET。

这些技术旨在降低亚阈值摆幅（SS），但都存在一个共同特点，即增加了生产成本。随着引入更复杂的结构以实现超低功耗，需要更复杂的生产工艺，这不可避免地导致成本增加和制造失败的可能性增大。

3. 晶体管结构与材料的发展

3.1 晶体管结构演变

从结构