Multi-threshold CMOS

"این مقاله در حال ترجمه از ویکی انگلیسی است لطفا حذف نشود."

CMOS چند آستانه ای (MTCMOS) نوعی متغیر از فناوری تراشه CMOS است که دارای ترانزیستورهایی با ولتاژ آستانه چندگانه (Vth) به منظور بهینه سازی تاخیر یا قدرت است.Vth یک ترانزیستور اثرِ میدانیِ نیمه رسانای اکسید-فلز ولتاژ دروازه ای است که در آن یک لایه وارونگی در رابط بین لایه عایق (اکسید) و زیرلایه (بدنه) ترانزیستور تشکیل می شود.دستگاه‌های کم Vth سریع‌تر عوض میشنود و بنابراین در مسیرهای تاخیر بحرانی برای به حداقل رساندن دوره‌های ساعت مفید هستند.مجازات این است که دستگاه های Vth پایین دارای قدرت نشتی استاتیکی بالاتری هستند.دستگاه های High Vth در مسیرهای غیر بحرانی برای کاهش قدرت نشتی استاتیک بدون اعمال جریمه تاخیر استفاده می شوند.دستگاه های معمولی با Vth بالا نشتی استاتیک را در مقایسه با دستگاه های Vth پایین 10 برابر کاهش می دهند.

یکی از روش‌های ایجاد دستگاه‌هایی با ولتاژهای آستانه چندگانه، اعمال ولتاژهای بایاس مختلف Vbبه پایانه پایه یا توده ترانزیستورها است. روش‌های دیگر شامل تنظیم ضخامت اکسید گیت، ثابت دی‌الکتریک اکسید گیت (‏نوع ماده)‏ یا غلظت آلاینده در ناحیه کانال زیر اکسید گیت می‌باشد.

یک روش معمول برای ساخت CMOS چندآستانه ای شامل افزودن فوتولیتوگرافی اضافی و مراحل کاشت یون می‌باشد. برای یک فرآیند ساخت مشخص، با تغییر غلظت اتم‌های آلایش در ناحیه کانال زیر اکسید گیت، Vth تنظیم می‌شود. به طور معمول، غلظت با روش کاشت یون تنظیم می‌شود. برای مثال فتولیتوگرافی

روش‌های مختلفی برای پوشش دادن تمامی ادوات به جز MOSFET های p با فوتورزیست به کار گرفته شده‌اند. The در آن موقع لخت و برهنه است.

برای پوشش دادن تمامی ادوات به جز MOSFET های - n.

. The لخت شدن

در ادامه فرآیند ساخت، یون‌های کاشت شده به وسیله بازپخت در دمای بالا فعال می‌شوند.

در اصل، هر تعداد ترانزیستور ولتاژ آستانه می‌تواند تولید شود.

برای هر یک از MOSFET های pMOSFET و n - MOSFET نیاز به ولتاژ آستانه، یک درخواست نوری اضافی و مرحله کاشت می‌باشد. برای ساخت Vth CMOS معمولی، پایین و بالا، چهار مرحله اضافی نسبت به CMOS منفرد - Vth CMOS معمولی مورد نیاز است.

اجرا[ویرایش]

رایج‌ترین پیاده‌سازی MTCMOS برای کاهش توان، استفاده از ترانزیستورهای خواب است.

دستگاه‌های ولتاژ پایین در منطقی که در آن کلید زنی سریع انجام می‌شود، استفاده می‌شوند.

سرعت از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. دستگاه‌های بسیار کوچکی که ریل‌های نیرو و ریل‌های نیروی مجازی را به هم متصل می‌کنند در حالت فعال و خاموش در حالت خواب روشن می‌شوند. دستگاه‌های با ولتاژ بالا به عنوان ترانزیستورهای خواب برای کاهش توان نشتی استاتیک به کار می‌روند.

طراحی سوئیچ توان که منبع تغذیه را به گیت های منطقی روشن و خاموش می‌کند، برای تکنیک‌های مدار با ولتاژ پایین و سرعت بالا مانند MTCMOS ضروری است. سرعت، مساحت و توان یک مدار منطقی تحت‌تاثیر مشخصه‌های سوئیچ توان قرار می‌گیرد.

در روش "دانه‌درشت"، ترانزیستورهای خواب عالی، توان را به بلوک‌های منطقی می‌دهند.

توان مجازی (‏زمین)‏به منطق ولتاژ پایین. سیگنال خواب در طول حالت خواب بیان می‌شود که باعث می‌شود ترانزیستور خاموش شود و توان (‏زمین)‏را از منطق پایین قطع کند. اشکالات این روش عبارتند از:

بلوک‌های منطقی باید تقسیم شوند تا مشخص شود که چه زمانی یک بلوک ممکن است به طور ایمن خاموش شود (‏on)

ترانزیستورهای خواب بزرگ هستند و برای تامین جریان مورد نیاز بلوک مدار باید با دقت اندازه‌گیری شوند.

مدار مدیریت توان همیشه فعال (‏هرگز در حالت خواب)‏باید اضافه شود

در روش "ریزدانه"، ترانزیستورهای خواب ولتاژ بالا در هر گیت تعبیه می‌شوند. ترانزیستورهای پایین برای شبکه‌های بالا - پایین و پایین - پایین مورد استفاده قرار می‌گیرند و از یک ترانزیستور بالا برای ایجاد جریان نشتی بین دو شبکه استفاده می‌شود. این رویکرد مشکلات پارتیشن بندی بلوک منطقی و سایزبندی ترانزیستور خواب را از بین می‌برد. با این حال، به دلیل گنجاندن ترانزیستورهای اضافی در هر گیت بولی و ایجاد یک سیگنال خواب، مقدار زیادی از سرآیند مساحت اضافه می‌شود.

نتایج نشان داد که گونه c

یک رویکرد میانی، استفاده از ترانزیستورهای خواب با ولتاژ آستانه بالا در گیت های آستانه ای است که عملکرد پیچیده تری دارند. از آنجا که تعداد کمتری از این گیت های آستانه ای برای پیاده‌سازی هر تابع دل‌خواه در مقایسه با گیت های بولی مورد نیاز است، گنجاندن MTCMOS در هر گیت نیازمند سربار مساحت کمتری است. مثال‌هایی از گیت های آستانه که عملکرد پیچیده تری دارند، با منطق کنوانسیون نول [‏ ۴ ]‏ و منطق کنوانسیون خواب یافت می‌شوند. برخی از هنرها برای پیاده‌سازی MTCMOS بدون ایجاد اشکال یا مشکلات دیگر مورد نیاز است.

This article "Multi-threshold CMOS" is from Wikipedia. The list of its authors can be seen in its historical and/or the page Edithistory:Multi-threshold CMOS. Articles copied from Draft Namespace on Wikipedia could be seen on the Draft Namespace of Wikipedia and not main one.