一种应用于低功耗电路设计的NCFET器件设计导向

为了能够持续缩小MOSFET的工作电压,增加集成电路设计的灵活性,我们提出了一种铁电-金属-绝缘层-半导体-绝缘层(FMISI)结构的负电容独立栅FinFET(NC-IMG-FinFET)。给出了NC-IMG-FinFET器件及其反相器的分析模型,用于分析器件的性能参数(阈值电压,亚阈值摆幅,导通电流和漏电流)及简单电路的性能指标(延时,功耗和功耗延时积)。结合独立栅的BSIM模型和铁电的Landau-Khalatnikov模型,构造出用于仿真验证的NC-IMG-FinFET的SPICE模型。基于对器件和电路的仿真,优化了铁电参数。仿真结果与理论分析结果一致,表明了NC-IMG-FinFET相比于基准器件更加卓越的性能:NC-IMG-FinFET在更低的工作电压下实现了更小的漏电流,更大的开关电流比,同时亚阈值摆幅突破了60mV/dec的限制;NC-IMG-FinFET电路的功耗和功耗延时积也得到了很大的改进。