Frage:
Grenzen des MOSFET-W / L-Verhältnisses: Was ist (un) vernünftig?
John Doe
2018-12-11 00:03:58 UTC
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Die Antwort auf diese Frage ist wahrscheinlich prozessabhängig, aber wo liegen die Grenzen des W / L-Verhältnisses ( Gate-Breite / Gate-Länge) für MOSFETs?

Ich weiß nicht, was sich im Bereich der Wahnsinnigen befindet.Ich habe ein Designbeispiel gesehen, das mit Transistoren mit einer Größe von 222 / 0,4 µm endete, was einem W / L von 555 entspricht. Das scheint mir extrem hoch zu sein, aber ich habe keine professionelle Designerfahrung, nur akademische.

Vielen Dank für Ihre Antworten!Meine spezielle Anwendung wäre das Analog- / Mixed-Signal-Design, aber es war schön zu sehen, in welchen Bereichen Unterschiede auftreten können.
Vier antworten:
Edgar Brown
2018-12-11 00:31:26 UTC
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Es hängt eindeutig von der Anwendung ab.Solche Verhältnisse wären für digitale Designs selten, für analoge jedoch durchaus üblich.

Ich habe rauscharme AVLSI-Designs mit 12 parallelen Transistorfingern erstellt, die sich zu 2280 µm / 1,8 µm (dh> 2 mm Breite in einer 0,6 µm-Technologie) summieren, dh W / L = 1266. Und ich würdesind größer geworden, wenn die Größe nicht eines der Hauptoptimierungskriterien gewesen wäre.Beachten Sie, dass diese großen Transistoren tatsächlich im Unterschwellenbereich mit Strömen von nur 5 µA arbeiten und diese Transistorgrößen gegenüber der vorherigen Konstruktionsrevision, bei der aufgrund von Popcornrauschen Ertragsprobleme auftraten, um 50% erhöht wurden. P.>

Auch in digitalen Designs können Sie dies sehen.Ich erinnere mich vage an einen alten Prozessor, bei dem das visuelle Hauptmerkmal ein zentraler Satz von Transistoren war, mit denen die Uhr im gesamten IC angesteuert wurde.

Elliot Alderson
2018-12-11 00:13:35 UTC
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So große Transistoren sind nicht unangemessen, insbesondere für Hochstrom-Ausgangs-Pin-Treiber.

Sehr breite Transistoren wie diese bestehen normalerweise aus ebenso vielen parallelen Fingern.Stellen Sie sich einen "Kamm" aus Polysiliciumgattern vor ... die Zwischenräume zwischen den Kammfingern sind die Quellen und Abflüsse, und sie wechseln sich ab, sodass eine einzelne Quelle oder ein Abfluss von zwei Torfingern geteilt wird.Dies verringert die effektive Kapazität von Source und Drain.Das andere mögliche Problem ist der Widerstand sehr langer, schmaler Strukturen (unabhängig davon, ob es sich um Source / Drain-Diffusionen oder Gate-Poly handelt).Das Aufteilen des langen Transistors in viele Finger hilft, den maximalen Widerstand einer dieser Strukturen zu verringern.

Shamtam
2018-12-11 01:06:51 UTC
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Um andere Antworten zu ergänzen, ist es sehr typisch, dass \ $ \ frac {W} {L} \ $ span> -Werte in der Größenordnung von 20 bis 30 KB höher angezeigt werden -power analog / RF, wobei die Endanwendung z ein Leistungsverstärker. Ein besonderes Beispiel betrifft einen Mehrfingertransistor mit einer Gesamtperipherie von 10,8 mm bei einem 0,4 \ $ \ mu m \ $ span> -Prozess, der zu \ $ \ frac {W} {L} = 27000 \ $ span>.

Die Grenzen für angemessen / unvernünftig hängen stark vom Prozess und der Endanwendung ab. Im Raum von HF-Leistungstransistoren begrenzt typischerweise die Geometrie des Chips die Gesamtzahl der Finger (Einschränkungen hinsichtlich Verpackung, Handhabung und mechanischer Beanspruchung begrenzen das Seitenverhältnis des Chips praktisch). Zusätzlich begrenzt bei HF-Frequenzen die Phasenlage des in den Transistor eintretenden Signals auch die Wirksamkeit eines Transistors mit einem sehr großen Seitenverhältnis. Dies wird wiederum eine effektive Obergrenze für \ $ \ frac {W} {L} \ $ span> festlegen. Da die Länge jedoch prozessabhängig ist, gilt dies auch für diese Grenze.

analogsystemsrf
2018-12-11 00:54:26 UTC
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Sie finden Schaltregler mit Onchip-MOSFET-Schaltgeräten, die zum Schalten von Verstärkern über Prozess- und Temperatur- und VDD-Schwankungen ausgelegt sind.Für solche Zwecke wird sogar eine Breite / Länge von 10.000: 1 verwendet.Natürlich ist die Gatekapazität groß geworden.

Im Gegenteil, ich habe 1: 200 (Breite / Länge) verwendet, indem ich den Kanal als Widerstand oder als Teil eines angepassten Paares für lineare Spannungs-Strom-Wandler in einem Phasenverriegelungsdetektor verwendet habe.



Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 4.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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