Capacitancia y rendimiento de MOS

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Estaba aprendiendo sobre las ventajas y los desafíos en la reducción de los transistores MOS. Me topé con esta declaración en Wikipedia :

The main device dimensions are the transistor length, width, and the oxide thickness, each (used to) scale with a factor of 0.7 per node. This way, the transistor channel resistance does not change with scaling, while gate capacitance is cut by a factor of 0.7. Hence, the RC delay of the transistor scales with a factor of 0.7.

La reducción del retardo RC significa una mejora en la velocidad de conmutación.

Pero según mi entendimiento, la capacitancia por unidad de área viene dada por la relación C = eps / Tox , donde eps es el epsilon y Tox es el espesor del óxido. Así que cuando se reduce Tox, C aumenta, lo que a su vez debería aumentar la demora. Pero lo que dice wikipedia es lo contrario.

Entonces, mi pregunta es, ¿ cómo reducir el transistor reduce la capacidad?

Cualquier buena referencia o enlace también será apreciado.

    
pregunta Abid Rahman K

1 respuesta

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La fórmula general para calcular la capacitancia es:

\ $ C = \ dfrac {\ epsilon \ times A} {D} \ $

Donde A es el área de las placas del capacitor, y D es la distancia entre cada placa. En términos utilizados para diseñar un transistor, haríamos las siguientes sustituciones:

\ $ C = \ dfrac {\ epsilon \ times W \ times L} {t_ {ox}} \ $

Donde W y L son el ancho y la longitud del transistor, y tox es el espesor del óxido (distancia entre las placas de los condensadores). Si tuviéramos que escalar los tres por un factor de n , entonces veríamos lo siguiente:

\ $ C_ {nuevo} = \ dfrac {\ epsilon \ times 0.7W \ times 0.7L} {0.7t_ {ox}} = 0.7 \ dfrac {\ epsilon \ times W \ times L} {t_ {ox} } \ $

\ $ C_ {nuevo} = 0.7 \ veces C_ {antiguo} \ $

Esta escala no termina cambiando la resistencia del canal, ya que tanto la anchura como la longitud se escalan. Al examinar la expresión de la corriente de drenaje del MOSFET, podemos ver que la corriente (y, efectivamente, la resistencia del canal) no se ve afectada por el escalamiento de la anchura y la longitud simultáneamente.

\ $ i_ {D} = 0.5 \ dfrac {W} {L} k_ {n} ^ {(V_ {GS} -V_ {th}) ^ 2} \ $

Como resultado, el escalado reduce la capacitancia total del circuito mientras mantiene la fuerza de accionamiento equivalente. Tenga en cuenta el (used to) en el artículo de Wikipedia, ya que los tamaños de las funciones se han reducido a unos 90 nm, esta relación con el espesor del óxido se ha vuelto más complicada.

    
respondido por el W5VO

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