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2.5 工艺拟合比

目标工艺和初始工艺之间的关系可以使用公式2.99获得:

048-06

公式2.99可以简化为公式2.100,如下所示:

048-07

K S 是初始工艺中的跨导参数,K T 是目标工艺中的跨导参数,V T,S 是初始工艺中MOS的阈值电压,V T,T 是目标工艺中MOS的阈值电压。

150nm至90nm的设计转移

首先,对NMOS的按比例缩小进行讨论。晶体管的初始宽度被设置为6μm,长度被设置为3μm。通过在0~3.3V范围内扫描V DS 进行仿真,绘制了不同V GS 电压(0V、1V、1.5V、2V和3.3V)下的I D -V DS 曲线。与第一种方法一样,初始工艺转移中常用的标准源(150nm)尺寸为W=6μm,L=3μm。图2.42显示了在150nm工艺下,NMOS晶体管尺寸为W=6μm和L=3μm时,不同V GS 的NMOS晶体管的I D -V DS 曲线。

049-01

图2.42 150nm工艺下不同V GS 的NMOS晶体管的I D -V DS 曲线

由于所使用的模拟电路系统的电源电压为3.3V,因此将栅源电压V GS 设置为1.5V作为参考,对参考尺寸按90nm和150nm工艺之间的比例进行缩小。在90nm工艺中,将NMOS晶体管的长度L设置为2m,然后用I D -V DS 曲线模拟和绘制不同宽度的NMOS晶体管。图2.43显示了不同晶体管宽度W的I D -V DS 曲线,与150nm工艺下W=6μm和L=3μm的NMOS晶体管进行了比较。其中W/L为2.1/2的曲线更接近黑线(W/L为6/3)。这表明150nm工艺下W/L为6/3的NMOS与90nm工艺下W/L为2.1/2的NMOS的特性基本相同。

050-01

图2.43 90nm工艺下不同W的NMOS的I D -V DS 曲线与150nm工艺下W/L为6/3的曲线的拟合

下面我们来讨论一下PMOS的按比例缩小。晶体管的初始宽度被设置为13μm,长度被设置为3μm。通过在0~3.3V范围内扫描V DS 进行仿真,绘制了不同V GS 电压(0V、1V、1.5V、2V和3.3V)下的I D -V DS 曲线。与第一种方法一样,初始工艺转移常用的标准源(150nm)尺寸为W=13μm,L=3μm。图2.44显示了在150 nm工艺下,PMOS晶体管尺寸为W=13μm和L=3μm时,不同V GS 的PMOS晶体管的I D -V DS 曲线。

050-02

图2.44 150nm工艺下不同V GS 的PMOS晶体管的I D -V DS 曲线

在这种情况下,与NMOS的转移相同,将PMOS栅源电压V GS 设置为1.5V作为参考,对参考尺寸按90nm和150nm工艺之间的比例进行缩小。在90nm工艺中,将PMOS晶体管的长度L设置为2μm,然后用I D -V DS 曲线模拟和绘制不同宽度的PMOS晶体管。图2.45显示了不同晶体管宽度W的I D -V DS 曲线,与150nm工艺下W=13μm和L=3μm的PMOS晶体管进行了比较。其中W/L为3.8/2的曲线更接近黑线(W/L为13/3)。这表明150nm工艺下W/L为13/3的PMOS与90nm工艺下W/L为3.8/2的PMOS的特性基本相同。

051-01

图2.45 90nm工艺下不同W的PMOS的I D -V DS 曲线与150nm工艺下W/L为6/3的曲线的拟合 z542lK1Um9/yD7lWe48kPIGCruGj0vYiIaZBUI6bKM+S0jGYvuHIOTOzGbiWIH+8

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