Frecuente degradación inducida por encendido y apagado de la potencia del dispositivo y la referencia de voltaje de la banda prohibida en la tecnología FinFET de 14 nm
Autores: Shi, Yiqun; Li, Yunpeng; Li, Meng; Xu, Xin; Zhu, Hao; Sun, Qingqing
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Frecuente degradación inducida por encendido y apagado de la potencia del dispositivo y la referencia de voltaje de la banda prohibida en la tecnología FinFET de 14 nm
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Baja consumo de energía
SoCs
Referencias de voltaje de bandgap
Encendidos
Apagados
NBTI
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
La necesidad de bajo consumo de energía en sistemas altamente integrados en chip (SoCs), como los sistemas de detección de humo basados en IoT, ha hecho que los encendidos y apagados frecuentes sean una práctica común. Aunque la degradación del rendimiento del dispositivo causada por tales encendidos y apagados frecuentes se ignora en la mayoría de los estudios de circuitos, en las referencias de voltaje de bandgap de alta precisión, la degradación de dispositivos particulares puede resultar en un desplazamiento del voltaje de referencia. Este trabajo investiga los efectos de los encendidos y apagados frecuentes en un circuito de referencia de bandgap simple y demuestra que los efectos son reales y no despreciables. Se realizan simulaciones de envejecimiento basadas en circuitos de referencia de bandgap simples para analizar las causas de la degradación del rendimiento del dispositivo y los desplazamientos del voltaje de salida del circuito. Los resultados de la simulación muestran que los encendidos y apagados frecuentes inducen el efecto de inestabilidad de la temperatura del sesgo negativo (NBTI), un fenómeno que causa degradación del rendimiento en dispositivos, como la degradación del voltaje de umbral, bajo condiciones de sesgo negativo y alta temperatura. Además, se extrajeron formas de onda de voltaje de puerta de estos dispositivos para pruebas de envejecimiento y los resultados de las pruebas en FinFET de 14 nm y el modelo de envejecimiento NBTI se utilizaron para inferir el desplazamiento del voltaje de umbral después de 10 años a 125 grados Celsius. Se propone una modificación del circuito para mitigar la degradación del rendimiento del dispositivo y el desplazamiento del voltaje de referencia. Este trabajo indica que las tensiones NBTI introducidas por los encendidos y apagados frecuentes deben tenerse en cuenta en el diseño de circuitos.
Descripción
La necesidad de bajo consumo de energía en sistemas altamente integrados en chip (SoCs), como los sistemas de detección de humo basados en IoT, ha hecho que los encendidos y apagados frecuentes sean una práctica común. Aunque la degradación del rendimiento del dispositivo causada por tales encendidos y apagados frecuentes se ignora en la mayoría de los estudios de circuitos, en las referencias de voltaje de bandgap de alta precisión, la degradación de dispositivos particulares puede resultar en un desplazamiento del voltaje de referencia. Este trabajo investiga los efectos de los encendidos y apagados frecuentes en un circuito de referencia de bandgap simple y demuestra que los efectos son reales y no despreciables. Se realizan simulaciones de envejecimiento basadas en circuitos de referencia de bandgap simples para analizar las causas de la degradación del rendimiento del dispositivo y los desplazamientos del voltaje de salida del circuito. Los resultados de la simulación muestran que los encendidos y apagados frecuentes inducen el efecto de inestabilidad de la temperatura del sesgo negativo (NBTI), un fenómeno que causa degradación del rendimiento en dispositivos, como la degradación del voltaje de umbral, bajo condiciones de sesgo negativo y alta temperatura. Además, se extrajeron formas de onda de voltaje de puerta de estos dispositivos para pruebas de envejecimiento y los resultados de las pruebas en FinFET de 14 nm y el modelo de envejecimiento NBTI se utilizaron para inferir el desplazamiento del voltaje de umbral después de 10 años a 125 grados Celsius. Se propone una modificación del circuito para mitigar la degradación del rendimiento del dispositivo y el desplazamiento del voltaje de referencia. Este trabajo indica que las tensiones NBTI introducidas por los encendidos y apagados frecuentes deben tenerse en cuenta en el diseño de circuitos.