La variación del proceso es la variación que ocurre naturalmente en los atributos de los transistores (largo, ancho, espesor del óxido) cuando se fabrican circuitos integrados . La cantidad de variación del proceso se vuelve particularmente pronunciada en nodos de proceso más pequeños (<65 nm) a medida que la variación se convierte en un porcentaje mayor de la longitud o ancho total del dispositivo y a medida que los tamaños de las características se acercan a las dimensiones fundamentales, como el tamaño de los átomos y la longitud de onda. de luz utilizable para modelar máscaras de litografía.
La variación del proceso provoca una variación mensurable y predecible en el rendimiento de salida de todos los circuitos, pero particularmente de los circuitos analógicos, debido a una falta de coincidencia. [1] Si la variación hace que el rendimiento medido o simulado de una métrica de salida particular (ancho de banda, ganancia, tiempo de aumento, etc.) caiga por debajo o supere la especificación para el circuito o dispositivo en particular, reduce el rendimiento general para ese conjunto de dispositivos.
La primera mención de la variación en los semiconductores fue hecha por William Shockley , el coinventor del transistor, en su análisis de 1961 sobre la ruptura de las uniones. [2]
Schemmert y Zimmer realizaron un análisis de variación sistemática en 1974 con su artículo sobre la sensibilidad al voltaje umbral. [3] Esta investigación analizó el efecto que el espesor del óxido y la energía de implantación tenían en el voltaje umbral de los dispositivos MOS .
fuentes de variaciones 1) espesor del óxido de la puerta 2) fluctuaciones aleatorias del dopante 3) Geometría del dispositivo, litografía en la región nanométrica
Las fundiciones de semiconductores realizan análisis de la variabilidad de los atributos de los transistores (longitud, anchura, espesor del óxido, etc.) para cada nuevo nodo de proceso. Estas mediciones se registran y se proporcionan a clientes como empresas de semiconductores sin fábrica. Este conjunto de archivos generalmente se denomina "archivos modelo" en la industria y las herramientas EDA lo utilizan para la simulación de diseños.
Normalmente, los modelos de proceso (por ejemplo, HSPICE) incluyen esquinas de proceso basadas en condiciones de F ront E nd Of L ine . Estos a menudo están centrados en un punto típico o nominal y también contendrán esquinas rápidas y lentas, a menudo separadas en esquinas tipo N y tipo P que afectan a los dispositivos activos no lineales N+/P+ de diferentes maneras. Algunos ejemplos son TT para transistores nominales N+ y P+, FF para transistores rápidos N+ y P+, FS para transistores rápidos N+ y lentos P+, etc.
Al modelar el cableado parásito, a menudo se suministra un conjunto ortogonal de esquinas de proceso con la plataforma de extracción parásita. (Ejemplo plataforma de extracción STAR-RC). Estas esquinas generalmente se enumeran como típicas/nominales para el valor objetivo y esquinas Cmejor/peor para las variaciones en: espesor del conductor, ancho del conductor y espesor del óxido del conductor que dan como resultado la menor/mayor capacitancia en el cableado. A menudo se suministra una esquina adicional llamada RCbest y RCworst que selecciona los parámetros del conductor que dan como resultado la mejor (la más baja) y la peor (la más alta) resistencia del cableado para el espesor y el ancho, y luego agrega el espesor de óxido que agrega la mejor (la más baja) y la peor. (la más alta) capacitancia debido al espesor del óxido, ya que este valor no está directamente relacionado con la resistencia del cableado.
Los diseñadores que utilizan este enfoque realizan entre decenas y miles de simulaciones para analizar cómo se comportarán las salidas del circuito de acuerdo con la variabilidad medida de los transistores para ese proceso en particular. Los criterios medidos para transistores se registran en archivos de modelo entregados a los diseñadores para que simulen sus circuitos antes de la simulación.
El enfoque más básico utilizado por los diseñadores es aumentar el tamaño de los dispositivos que son sensibles a las discrepancias.
Esto se utiliza para reducir la variación debida al pulido, etc. [4]
Para reducir la rugosidad de los bordes de las líneas, se utilizan técnicas de litografía avanzadas.