10、纳米器件在集成电路设计中的应用与发展

纳米器件在集成电路设计中的应用与发展

1. GAA - JLFET的线性与噪声分析

1.1 线性参数

在集成电路设计中，GAA - JLFET（Gate - All - Around Junction - Less Field - Effect Transistor）的线性参数至关重要。IIP3（Third - Order Input Intercept Point）是衡量器件线性度的关键指标之一。为了使器件具有更高的线性度且电路无失真，IIP3的峰值应出现在较低的栅源电压（Vgs）处。因为峰值向较高Vgs移动表明栅极对载流子的控制不足。

1.2 噪声分析

1.2.1 噪声类型

电路中存在多种类型的噪声，主要包括：
- 热噪声 ：在MOS器件饱和区，沟道噪声可用连接在漏极和源极之间的电流源表示，公式为 (i_{nd}^2 = 4kT g_d \Delta f) ；输入沟道的热噪声可用与栅极串联的电压源表示，其电压谱密度为 (\upsilon_{n_d}^2 = \frac{8}{3} \frac{kT g_d}{g_m^2} \Delta f) 。
- 闪烁噪声 ：当载流子在界面流动时，能量状态的随机电荷俘获会导致漏极电流产生闪烁噪声。其表达式为 (i_{nf}^2 = \frac{K_f g_m^2}{f C_{ox} WL} \Delta f) ，其中 (K_f) 是器件的特定常数， (W) 是器件的有效宽度， (L) 是器件的有效长度。闪烁噪声也被称为1/f噪声或粉红噪声，它随频率增加而减小，在闪烁噪声拐角频率（(f_C)）处，