锗预非晶化注入对镍硅(NiSi)金属栅功函数的影响研究

随着超大规模集成电路技术的发展,CMOS器件的制备过程需要同时引入金属栅和超浅结等新的先进工艺技术,因此各种新工艺的兼容性研究具有重要意义.本文研究了超浅结工艺中使用的锗预非晶化对镍硅(N iS i)金属栅功函数的影响.对具有不同剂量Ge注入的N iS i金属栅MOS电容样品的研究表明,锗预非晶化采用的Ge注入对N iS i金属栅的功函数影响很小(小于0.03eV),而且Ge注入也不会导致氧化层中固定电荷以及氧化层和硅衬底之间界面态的增加.这些结果表明,在自对准的先进CMOS工艺中,N iS i金属栅工艺和锗预非晶化超浅结工艺可以互相兼容.

用改进的EM模型研究数字集成晶体管中的寄生晶体管效应

利用基尔霍夫电流定律修改双极晶体管的EM (Ebers Moll)模型 ,使得它适合描述 4层结构的数字集成晶体管 .这样通过流经各个PN结的电流的变化 ,可以研究数字集成晶体管在不同工作状态下寄生晶体管的效应 .

基于国产SoPC平台的外部总线的设计与实现

可重构的SoC(system-on-a-chip)是嵌入式系统发展的一个重要方向,它不仅可以达到较高的性能而且更加的灵活.介绍了一种国产的SoPC(System on a Programmable Chip)平台,并基于此平台提出了一种用于重构计算的外部总线结构.通过该总线,可以通过改变不同的IP(intellectual property)核来组成新的系统.同时回顾总结了部分动态可重构的步骤并完成了一个完整的系统,最后给出了可重构系统的测试结果.

集成电路未来发展与关键问题——第347期“双清论坛(青年)”学术综述

集成电路是信息时代重要的技术基础,也是国家战略竞争力的重要标志.在全球范围内,集成电路技术正处于快速变革与创新的新时期.面向集成电路未来发展,需要针对先进器件及集成工艺、模拟与混合电路、电路设计方法、新型计算架构等方面开展前沿研究,加强规划布局,完善创新系统,推动我国集成电路产业在未来发展中占得先机.基于第347期“双清论坛(青年)”,本文总结了我国集成电路科学研究及产业发展面临的国家重大需求,研判分析了集成电路领域国内外的发展态势和关键问题,展望了该领域重大的前沿发展趋势,探讨了前沿研究方向和科学基金资助战略,以期助推我国集成电路技术高质量发展.

面向高性能计算的低温芯片技术:发展和挑战

过去60多年,集成电路技术的进步推动了电子信息领域的快速发展.随着工艺制程进入纳米阶段,通过微缩化技术进一步提升器件和电路的性能需要克服技术和成本方面的多重挑战.探寻新的器件、设计和架构技术是高性能计算领域解决当下瓶颈的必然路径.低温芯片技术,利用晶体管低温下电学性能的提升,可以进一步提高逻辑芯片的算力并降低动态和静态功耗,由于和现有集成电路技术兼容性较高,是低成本实现更高性能计算的理想技术路线之一.此外,随着量子计算技术的发展,可扩展的大规模量子芯片需要和极低温互补金属氧化物半导体CMOS电路以及存储芯片实现片上集成,进而实现更高效的数据处理.本文面向高性能计算应用,从器件表征、模型、仿真和设计、应用等多个层面,分析并总结了低温芯片技术领域的发展历程、理论基础和技术挑战,并给出针对性的解决方案和建议,有助于推动我国在低温芯片技术领域的持续发展.

面向新型计算架构的存算融合晶体管器件研究

基于金属-氧化物-半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)器件和冯·诺伊曼架构的半导体芯片技术带领人类迈进了信息化时代.近年来,新型计算架构蓬勃发展.然而,专用算法和类脑智能算法映射至MOSFET电路时,通常面临硬件开销大、系统能效低等挑战.针对上述问题,本文研制了具有存算融合特点的新型晶体管器件,有效适配了专用算法和类脑计算应用:在基础数值计算方面,针对多项式计算,研制了电荷捕获型晶体管,利用器件的本征非线性动力学特征,基于单器件实现了三元素乘法运算,有效加速了多项式回归任务;在新兴智能计算方面,针对神经网络计算,研制了离子栅型神经形态晶体管,利用双栅耦合的方式实现了神经元的非线性激活和时空信息整合功能,并基于此提出了神经元相关性脉冲神经网络,实现了注意力转变现象的模拟.本文的工作将为新型计算架构芯片的构建提供新的思路.

后摩尔时代集成电路的新器件技术

随着大规模集成电路(IC)技术的持续发展,来自短沟效应、量子隧穿以及寄生效应等问题的挑战使得传统微电子器件技术越来越难以满足IC技术持续推进的要求,特别是日益严峻的能耗问题已经成为延续摩尔定律的最大瓶颈,在后摩尔时代采用新器件技术成为必然.面向不同集成电路应用如何发展适合未来微电子产业需求的纳米尺度新器件成为当前热点问题.本文结合新结构器件、新原理器件和新材料的引入介绍适于大规模集成的纳米尺度新器件技术,包括FinFET器件、超薄体SOI器件、准SOI器件、多栅/围栅硅纳米线器件、超陡亚阈摆幅器件、高迁移率沟道器件等,分析相关器件优势、存在问题、可能解决方案及应用前景等,并讨论后摩尔时代新器件技术路线图,给出相关预测.

近存/存内计算专题简介

高性能计算和数据处理芯片是软件算法功能实现的硬件载体,软件算法和高性能计算芯片有着相互依存、相互促进的关系.近年来,集成电路蓬勃发展带来的算力提升对基于深度神经网络的智能应用取得巨大成功有着不可磨灭的贡献.同时,大数据和人工智能时代的来临也给传统的计算/存储分离的硬件架构带来了的存储墙及功耗墙挑战.

面向神经形态计算的智能芯片与器件技术

基于第216期"双清论坛"关于人工智能芯片发展的主题报告和分组讨论,本文着重介绍了面向神经形态计算的智能芯片与器件技术的国内外主要研究进展及存在的挑战,包括人工神经网络加速器、基于传统CMOS的神经形态智能芯片、新型神经形态器件技术及基于新器件的神经形态芯片等内容,探讨了神经形态智能芯片面临的关键问题和未来发展趋势。

NiSi金属栅电学特性的热稳定性研究

研究了NiSi金属栅的各种电学特性及其热稳定性,提出一个物理模型用于解释当形成温度大于500℃时NiSi功函数随退火温度升高而增大的现象.测量了不同退火温度形成的NiSi材料的方块电阻,当退火温度大于400℃时,方块电阻达到最小,并在400—600℃范围内稳定.比较各种温度下形成的NiSi材料X射线衍射谱的变化,说明温度在400—600℃范围内NiSi相为最主要的成分.制备了以NiSi为金属栅的金属氧化物半导体电容.通过等效氧化层电荷密度及击穿电场Ebd的分布研究,说明炉退火时间较长将导致NiSi金属栅与栅介质之间界面质量下降、击穿电场降低,这种退火方式不适合作为NiSi金属栅的形成方式.系统研究了在各种快速热退火(RTA)温度下形成的NiSi金属栅电容的电学特性,通过C-V,Ig-Vg曲线及氧化层等效电荷密度的比较,说明了当RTA温度大于500℃时栅介质质量明显退化,因此400—500℃为理想的NiSi金属栅形成温度范围.进一步提取并分析了400,450,500和600℃条件下RTA形成的NiSi金属栅功函数及等效氧化层电荷,发现在600℃条件下NiSi金属栅功函数和氧化层等效电荷都有一个显著的增大.