你的汉堡面包有种子,它们看起来好像是随机放置的,(我相信在面包工厂有一个标准程序,说多少种子应该在每一个包,这是准确的,当平均整个面包。)。如果你把一个大硬币表面上你的包,它覆盖多少种子?试着在别的地方,然后再别的地方。每一次你会得到一个稍微不同的数量。现在尝试一个小硬币。这个数字很可能会不同。
现在,而不是两个维度,认为三人。汉堡面包,认为硅的22纳米技术,与芝麻作为掺杂剂原子。在这个层次上我们看到一个非常小的数量的原子的掺杂剂,虽然制造过程将平均掺杂水平在整个设备,否则两个相同的晶体管会有不同数量的原子掺杂剂。事实上,晶体管在22纳米技术可能有10个或更少掺杂剂原子,而另一个可能二十,甚至更多。这将产生相应的不同的特征。
然后用几何思考几个问题。不是由生产系统问题处理技巧在可制造性设计开发工具,但两个简单的概念或许有着重大的影响。看看photo-resist用于光刻:它有非常大的分子与硅原子相比,他们很难创建直线。再看看多晶硅:一个相当大的结构与单个原子相比,不规则的边缘。
所以在设计级两个相同的晶体管终于实现时可以是非常不同的。举个例子,如果这是两个晶体管组成SRAM细胞,细胞可能没有保存数据,内存设计师展示一些有趣的挑战。
这种可变性,现在通常被称为统计变异性,硅处理的本质是天生的,无论多么聪明的工程师们一直在解决可制造性的问题。和理解统计变化的核心是阿森教授Asenov的工作,该公司背后的推动力量,他最近推出了。
Asenov出生在保加利亚和固体物理研究。微电子研究所的索菲亚是东部的核心集团的微电子的努力,1979年,他被招募为高传单索菲亚大学的工作流程和设备研究所造型。他到达后不久,DEC VAX 11/780出现了。它通过一些非常有趣的途径达到了索菲亚自冷战是它的高度和VAX被美国视为一个战略技术。这给了他第一次访问重要的计算能力,他利用当他发明的第一个集成过程和设备CMOS模拟器,阻抗。
在这个时候,他写了一篇论文提交的西部和间隙通过大学和国家官僚机构。一个月后他问回来,告诉他没有一个水汪汪的安全间隙阅读自己的论文。
随着冷战的结束,Asenov离开保加利亚、工作首先在德国,然后加入格拉斯哥大学在1991年,他建立了设备造型集团在电子和电气工程系。该集团现在约30人,包括博士和博士后研究人员。引用的使命陈述,
“设备造型组没有商业发展最先进的仿真工具,利用有限元2 d和3 d的方法,一个现实的乐队粒子蒙特卡罗方法,和并行计算的力量。它支持和引导设备技术和设计项目的部门、大学和工业合作伙伴。”
组的工作已经从一系列资助来源,包括欧洲共同体项目,美国国防部高级研究计划局和欧洲航天局,与一系列的合作,从半导体公司和国际研究中心,它有一个良好的关系与Synopsys对此。
集团,通过建立设备模型(和建模工具来创建),发达国家面临的问题的理解与第二代nano-CMOS流程工作。这就是我们前面讨论的统计变化正在使他们的存在很强烈的感受。的理解,对一些年来,被翻译成商业形式通过咨询服务的一部分大学的业务操作。现在的造型组创造了一个商业操作,黄金标准模拟有限公司
GSS提供一系列服务和工具,从课程统计变异性和如何应对它,提供模拟服务,包括3 d仿真的设备统计变异性和统计可靠性,开发统计紧凑模型提取的仿真,为开发人员提供一个了解设备的操作,并执行统计电路模拟。GSS还提供了管理软件工具大规模并行统计设备和电路仿真。
GSS创建做出明确区分的理论工作装置模型组和其商业剥削。也使得应对商业现实有时僵化的程序之外的一个大型学术环境。
Asenov确信与CMOS半导体的未来将继续很长一段时间——至少20年或以上。事实上,他说,他现在可以看到没有其他可行的路线。CMOS规模可能不会继续积极地过去,但仍有很大提升空间设备的质量,通过更好的理解技术——特别是通过更好的理解统计变异和开发工具和技术,应对它。
回到我们的静态RAM的例子,统计变异性使得它不可避免的一些细胞将无法保留一点:如果设计者了解细胞的比例可能会失败,他们可以设计足够的冗余,在细胞和支持电路,来创建一个设备,符合规范。在更复杂的设计可能需要其他方法,但失败的开发人员需要知道的参数可能是之前他们可以设计电路工作轮。
CMOS面临的问题的一个结果是,典型的功率和性能之间的权衡,设计师们已经习惯了,现在可能有第三个维度:制程良率。在某些情况下,决定可以接受较低的收益率达到高性能和低功耗。Asenov使用的一个例子是一个公司接受,只有2%的模具生产满足一个非常高端的应用程序的严格要求。
如果Asenov是正确的和CMOS半导体将继续被司机在可预见的未来,然后统计变异性的重要性只会增加。设计师意识到统计变异性能够开发更聪明的技术来处理它。如果你想了解更多,那么一个好的起点是一个讲座Asenov给最近在GSS网站(http://www.goldstandardsimulations.com/courses/)。
