Análise de transistores FinFETs para aplicações em circuitos digitais básicos

Abstract

Currently, we are experiencing a technological revolution that requires integrated circuits with very high performance. To further improve this required performance, the main strategy was to reduce the size of the devices to promote a better integration of the devices generating more complex circuits. MOSFET technology has shown itself to be the most promising for this scaling since the 1970s as it allows the construction of fast switching transistors with low power loss and high scaling capacity. With the miniaturization of devices and the growing need to obtain more efficient devices, the multi-port technologies known as FinFET (Fin-Shaped Field Effect Transistor) have stood out due to the numerous benefits related to lower power consumption, higher speeds of processing and lower short channel effects compared to conventional MOS transistors (known as Bulk). In this work, the application of FinFET transistors in digital logic circuits was studied, with the NOT, NAND and NOR gates being analyzed through the main static and dynamic parameters. This study was based on the comparison of the logic gates implemented both in 3D technology (FinFET) and in the well-known conventional technology (Bulk MOS), to carry out a comparison and demonstrate that FinFET transistors, in addition to being of the nanometer order, have better performance than conventional MOS transistors.

Atualmente vivemos uma revolução tecnológica que requer circuitos integrados com altíssimo desempenho. Para melhorar cada vez mais este desempenho requerido a estratégia principal foi a redução do tamanho dos dispositivos para promover uma melhor integração dos dispositivos gerando circuitos mais complexos. A tecnologia MOSFET mostrou-se a mais promissora para este escalamento desde os anos 70 pois permite construir transistores de chaveamento rápido com baixa perda de potência e alta capacidade de escalonamento. Com a miniaturização dos dispositivos e com a crescente necessidade de se obter dispositivos mais eficientes, as tecnologias de múltiplas portas conhecidas como FinFET (Fin-Shaped Field Effect Transistor) vem se destacando devido aos inúmeros benefícios relacionados ao menor consumo de energia, maiores velocidades de processamento e menores efeitos de canal curto em relação aos transistores MOS convencionais (conhecidos como Bulk). Neste trabalho, foi estudada a aplicação dos transistores da tecnologia FinFET nos circuitos lógicos digitais, sendo as portas NOT, NAND e NOR através da análise dos principais parâmetros estáticos e dinâmicos. Este estudo baseou-se na comparação das portas lógicas implementadas tanto na tecnologia 3D (FinFET) quanto na bem conhecida tecnologia convencional (Bulk MOS), para efetivar uma comparação e demonstrar que os transistores FinFET, além de serem da ordem nanométrica, possuem melhor desempenho que os transistores MOS convencionais.