有管MOS管芯片效率

2025-05-08 20:55:32

次临限传导

由于MOSFET栅极氧化层的厚度也不断减少,所以栅极电压的上限也随之变少,以免过大的电压造成栅极氧化贫脊雪赙层崩溃(breakdown)。为了维持同样的性能,MOSFET的临界电压也必须降低,但是这也造成了MOSFET越来越难以完全关闭。也就是说,足以造成MOSFET通道区发生弱反转的栅极电压会比从前更低,于是所谓的次临限电流(subthreshold current)造成的问题会比过去更严重,特别是今日的集成电路芯片所含有的晶体管数量剧增,在某些VLSI的芯片,次临限传导造成的功率消耗竟然占了总功率消耗的一半以上。

不过反过来说,也有些电路设计会因为MOSFET的次临限传导得到好处,例如需要较高的转导/电流转换比(transconductance-to-current ratio)的电路里,利用次临限传导的MOSFET来达成目的的设计也颇为常见。

芯片内部连接导线的寄生电容效应

传统上,CMOS逻辑门的切换速度与其元件的栅极电容有关。但是当栅极电容随著MOSFET尺寸变小而减少,同样大小的芯片上可容纳更多晶体管时,连接这些晶体管的金属导线间产生的寄生电容效应就开始主宰逻辑门的切换速度。如何减少这些寄生电容,成了芯片效率能否向上突破的关键之一。

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