КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ВАРИАНТ ДЛЯ СБИС НА ОСНОВЕ ИНЖЕКЦИОННО-ПОЛЕВОЙ ЛОГИКИ

  • П. Г. Грицаенко Южный Федеральный Университет
Ключевые слова: Инжекционно-полевая логика, интегральная инжекционная логика, плотность ком-поновки, потребляемая мощность, аналитическая модель, сопротивление канала

Аннотация

В настоящее время КМОП – основной элементный базис при производстве СБИС. Объемы производства СБИС на КМОП растут. Тем не менее, при всех преимуществах КМОП-элементной базы у нее есть существенный недостаток – тонкий подзатворный окисел, снижающий процент выхода и надежность СБИС на основе КМОП. В работе рассматривается топологический вариант структуры инжекционно-полевой логики, который лишен недостатка КМОП – тонкого подзатворного окисла – и, кроме того, позволяет при использовании одинаковых топологических норм увеличить плотность компоновки более чем в два раза по сравнению с КМОП-структурой приблизительно одинаковой потребляе-мой мощности. Типовая ячейка инжекционно-полевой структуры включает в себя нор-мально закрытый полевой транзистор, имеющий кольцевую геометрию затвора со стоком в центре, и биполярный p-n-p-транзистор горизонтальной конструкции, называемый ин-жектором. В отличие от кольцевой геометрии типовой ИПЛ-структуры в предлагаемом варианте применяется линейная топология: в промежутках между затворами прямо-угольной формы размещаются стоки, являющиеся выходами многовходовых схем ИЛИ-НЕ. Логические схемы при применении данной топологической структуры могут быть по-строены в базисе ИЛИ-НЕ. В работе на основе аналитической двумерной модели рассчи-тываются характеристики предлагаемой инжекционно-полевой структуры: зависимость сопротивления канала и ширины объемного заряда затвора в открытом состоянии от приложенного напряжения, получены значения для логических нуля и единицы инвертора. Предлагаемый конструктивно-технологический вариант ИПЛ-структуры может быть рекомендован для создания СБИС с более высокой, по сравнению с КМОП СБИС, надежно-стью и степенью интеграции.

Литература

1. Nishizawa J., Wilamowski B. Static Induction Logic – a Simple Structure with very Low Switch-ing Energy and very High Packing Density, Jap. J. Appl. Phys., 1977, Vol. 16, pp. 151-154.
2. Nishizawa J. SIT Integrated Circuits, Proc. of SRI Conference on Semiconductors, Chapter 6, Handotai Kenkyu (Semiconductor Electronics). Vol. 15. Chap. 6 (Kogyo-Chosakai, 1978).
3. Baranov L.I. O koeffitsiente usileniya polevogo tranzistora so smeshcheniem zatvora v pryamom napravlenii [On the gain factor of the field transistor with forward shift of the gate], Radiotekhnika i elektronika [Radio engineering and electronics], 1975, Vol. 20, No. 6, pp. 1323-1325.
4. Batalov B.V., Kremlev V.Ya., D’yakonov V.M. Modelirovanie raboty polevogo tranzistora kak elementa inzhektsionno-polevoy logiki [Simulation of field transistor operation as an element of injection-field logic], Mikroelektronika [Microelectronics], 1979, Vol. 8, Issue 1, pp. 34-43.
5. D’yakonov V.M., Kremlev V.Ya. Modelirovanie elementov inzhektsionno-polevykh logicheskikh mikroskhem [Modeling of Elements of Injection Field Logic Chips], Elektronnaya promyshlennost' [Electronic Industry], 1979, Issue 4 (76), pp. 286-288.
6. Inzhektsionno-polevaya struktura dlya logicheskikh integral'nykh skhem [Injection field struc-ture for logic integrated circuits], Avtorskoe svidetel'stvo [Author's certificate] № 764567 (USSR). Published in Bulletin № 34, 1980.
7. Kremlev V.Y. Staticheskie kharakteristiki elementov SBIS inzhektsionno-polevoy logiki [Static characteristics of VLSI elements of injection-field logic], Tekhnologiya, proektirovanie i nadezhnost' integral'nykh poluprovodnikovykh skhem [Technology, design and reliability of integrated semiconductor circuits]. Moscow: MIET, 1988m pp. 122.
8. Avayev N.A., Dulin V.N., Naumov Yu.E. Bol'shie integral'nye skhemy s inzhektsionnym pitaniem [Large injection-powered integrated circuits]. Moscow: Sov. radio, 1977, 248 p.
9. Barinov V.V., Kremlev V.Yu., Moshkin V.I., Orlikovsky A.A. Integral'nye skhemy s inzhektsionnym pitaniem [Integrated circuits with injection power supply],Zarubezhnaya elektronnaya tekhnika [Foreign electronic equipment], 1973, No. 19, pp 3.
10. Kremlev V.Yu., Moshkin V.I. Funktsional'no-integrirovannye elementy BIS [Functionally inte-grated elements of LSI], Elektronnaya promyshlennost' [Electronic industry], 1976, No. 5, pp. 50-61.
11. Inzhektsionnyy logicheskiy ventil' [Injection logic valve]: Avtorskoe svidetel'stvo [Author 's certificate] No. 597094 (USSR). Published in Bulletin № 9, 1978.
12. Gritzaenko P.G., Konoplev B.G. Obobshchennaya model' sovmeshchennykh tranzistornykh struktur [Generalized Model of Combined Transistor Structures], News of SKNC VSH. Seriya Tekhnicheskie nauki [Seri Technical Sciences], 1980, No. 2, pp. 5-9.
13. Sposob izgotovleniya inzhekcionnykh logicheskikh integral'nykh skhem [Method of Manufac-turing Injection Logic Integrated Circuits], Avtorskoe svidetel'stvo [Author 's certificate] № 708862 (USSR). Published in Bulletin No. 1, 1980.
14. Shagurin I.I., Petrosyants K.O. Proektirovanie tsifrovykh mikroskhem na elementakh inzhekcionnoy logiki [Design of digital chips on elements of injection logic]. Moscow: Radio i svyaz', 1984, 231 p.
15. Kremlev V.Yu., Gritsaenko P.G. Issledovanie struktury na vzaimodopolnyayushchikh bipolyarnykh tranzistorakh [Study of the structure of complementary bipolar transistors], Izvestiya VUZov. Radioelektronika. [Proceedings of the Universities. Radioelectronics], 1988, No. 3.
16. Garitsyn A.G., Gritsaenko P.G., Levin A.Ya., Tarasov A.O. Polevoy tranzistor s samosovmeshchennym vertikal'nym kanalom [Field-effect transistor with self-displaced vertical channel], Elektronnaya tekhnika. Seriya 2 “Poluprovodnikovye pribory”. [Electron Technics. Se-ries 2 “Semiconductor devices”], 1981, Vol. 6 (148).
17. Konstruktivno-tekhnologicheskie varianty ispolneniya bipolyarnogo i polevogo tranzistorov v odnom kristalle. Inzhektsionno-polevaya logika. [Design and technological variants of bipolar and field-effect transistors in one crystal. Injection-field logic], Belorusskiy gosudarstvennyy universitet informatiki i radioelektroniki. Kafedra RES [Belarusian state University of Informat-ics and Radioelectronics. Department of RES]. Referat na temu: «Konstruktivno-tekhnologicheskie varianty ispolneniya bipolyarnogo i polevogo tranzistorov v odnom kristalle. Inzhekcionno-polevaya logika» [Summary on the topic: "Design and technological variants of bi-polar and field-effect transistors in one crystal. Injection-field logic"]. Minsk, 2009.
18. Kremlev V.Y. Gritsaenko P.G. Dostizhenie pikovattnoy moshchnosti v inzhektsionno-polevoy logike [Achievement of peak power in injection-field logic], Izvestiya VUZov SSSR. Radioelektronika [News of Higher Educational USSR. Radioelectronics], 1981, Vol. XXIV, No. 8, pp. 96-97.
19. Gritzaenko P.G. Metod rascheta kharakteristik inzhektsionno-polevoy struktury [Method of Calculation of Characteristics of Injection-Field Structure], Tezisy dokladov IX Vsesoyuznoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii po mikroelektronike [Theses of Reports of the IX All-Union Scientific and Technical Conference on Microelectronics]. Kazan, 1980, pp. 12.
20. Gritzaenko P.G., Kremlev V.Ya., Gadkov S.M. Issledovanie staticheskikh parametrov IPL-invertora [Study of static parameters of IPL inverter], Deposited in the interagency abstract collection Technique, «Technology and Economics». Series ER. No. 27. Taganrog, 1981, 5 p.
Опубликован
2020-01-23
Выпуск
Раздел
РАЗДЕЛ II. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМ.