在热载流子退化作用下FinFETs参数变化的动态建模

《IEEE Transactions on Electron Devices》：Dynamic Modeling of Parametric Shifts in FinFETs Under Hot Carrier Degradations

热载流子退化（HCD）对FinFET全IV电学特性影响分析及动态模型开发。摘要显示HCD导致阈值电压、亚阈值摆幅、跨导和导通电流变化，通过改进BSIM-CMG模型参数提取（粒子群优化算法），建立显式工作负载和时变依赖的动态模型，并验证其在16/14nm和7nm FinFET数据中的有效性。动态时间演化方法（DTEM）实现离散化，集成SPICE仿真器后模型在SRAM性能和功耗预测中优于局部退化模型。

　　

摘要：

本研究分析了热载流子退化（HCD）对FinFET全IV电气特性的影响，并建立了一个动态模型。数据分析表明，由于HCD的影响，FinFET的亚阈值摆幅（SS）、跨导（Gm）、漏极诱导势垒降低（DIBL）、阈值电压（TH）以及导通电流（Io）均会发生变化。相应地，研究人员识别了FinFET模型BSIM-CMG中的四个参数，并根据工作负载和时间依赖性对其进行了重新表述。进一步开发了一种基于粒子群优化（PSO）算法的自动参数提取流程，以实现连续时间模型的高效参数化。该老化模型应用于16/14纳米和7纳米FinFET的硅数据，证明了其在再现全IV老化特性方面的有效性，其表现优于仅基于阈值电压（TH）的老化模型。通过动态时间演化方法（DTEM）将模型转换为离散时间形式，并通过模型接口将其集成到SPICE仿真器中。电路仿真结果表明，所开发的动态模型在预测性能指标（如SRAM性能和功耗）方面优于传统的局部HCD模型。