Escala Mien Toyjyjy

ESCALAMIENTOCARACTERISTICAS Y TECNOLOGIASIng. JULIO GONZALEZ PRADO

Ing. JULIO GONZALEZ PRADO

CARACTERISTICASLa tecnologa de escalamiento tiene un triple objetivo:Reducir el retardo de puerta en un 30% (incrementando en 43% la frecuencia)Duplicar la densidad del transistor.Ahorro del 50% en potencia (al incrementar la frecuencia en 43%).



El escalamiento puede realizarse de la siguiente manera:Todas las dimensiones del dispositivo (lateral y vertical) se reducen en 1/.La concentracin de densidades se incrementa en .



El escalamiento puede realizarse de la siguiente manera:

Los voltajes del dispositivo se reducen en 1/ (no por los mtodos de escalamiento)Tpicamente hay una reduccin de 1/ = 0.7 (30% en la reduccin de las dimensiones).Ing. JULIO GONZALEZ PRADO


Las variables escaladas son:VOLTAJE DE ALIMENTACION:Vdd Vdd / LARGO DE PUERTA:L L / ANCHO DE PUERTA:WW /



Las variables escaladas son:

ESPESOR DE OXIDO DE PUERTA: tox tox /PROFUNDIDAD DE JUNTURA: Xj Xj / DOPAJE DE SUSTRATO:NANA x Ing. JULIO GONZALEZ PRADO


A esto se denomina: ESCALAMIENTO A CAMPO CONSTANTE, porque el campo elctrico a travs del oxido de puerta no cambia cuando la tecnologa es escalada.Ing. JULIO GONZALEZ PRADO


Si la fuente de voltaje se mantiene constante el escalamiento es llamado de VOLTAJE CONSTANTE. En este caso, el campo elctrico a travs del oxido de puerta se incrementa cuando la tecnologa es escalada hacia abajo.Ing. JULIO GONZALEZ PRADO


DEBIDO A LA RUPTURA DEL OXIDO DE PUERTA, POR DEBAJO DE 0.8 m SOLO SE USA EL ESCALAMIENTO A CAMPO CONSTANTE.Ing. JULIO GONZALEZ PRADO


CONSECUENCIAS:Algunas consecuencias del escalamiento al 30% en un rgimen de campo constante ( = 1.43, 1/ = 0.7):DISPOSITIVO / AREA NO USADA:W x L (1/)2 = 0.49En la practica, el rea no usada del microprocesador CRECE alrededor de 25% por generacin de tecnologa. Este es un resultado de aadir funcionalidad.Ing. JULIO GONZALEZ PRADO


CONSECUENCIASDENSIDAD DEL TRANSISTOR:(rea unitaria) / (W x L) 2 = 2.04En la prctica, la densidad de la memoria ha sido escalada como se esperaba. (lo que no es verdad en los microprocesadores).Ing. JULIO GONZALEZ PRADO


CONSECUENCIASCAPACITANCIA DE LA PUERTA:W x L / tOX 1 / = 0.7

CORRIENTE DE DRAIN:(W / L) x (V2 / tOX) 1 / = 0.7Ing. JULIO GONZALEZ PRADO


CONSECUENCIASRETARDO DE PUERTA:(C x V) / I 1 / = 0.7FRECUENCIA = 1.43Ing. JULIO GONZALEZ PRADO


CONSECUENCIASEn la practica, la frecuencia del microprocesador se duplica con cada nueva generacin tecnolgica (2 o 3 aos). Esta rpida tasa de incremento se debe a dos factores:El numero de retardos de puerta en un ciclo de reloj disminuye con el tiempo (los diseos son cada vez mas precisos).Las tcnicas avanzadas de circuitos reducen el porcentaje de retardo de puerta en un 30% en cada generacin. Ing. JULIO GONZALEZ PRADO


CONSECUENCIASPOTENCIA: C x V2 x f (1/)2 = 0.49

DENSIDAD DE POTENCIA: 1 / tOX x V2 x f 1Ing. JULIO GONZALEZ PRADO


CONSECUENCIASCAPACIDAD ACTIVA / UNIDAD DE AREA:La disipacin de potencia es una funcin de la frecuencia de operacin, el voltaje proporcionado y el tamao del circuito (numero de dispositivos). Ing. JULIO GONZALEZ PRADO


CONSECUENCIASSi normalizamos la densidad de potencia a V2 x f, obtendremos la CAPACITANCIA ACTIVA POR UNIDAD DE AREA para dicho circuito. Este parmetro puede ser comparado con la capacitancia del oxido por unidad de rea: 1 / tOX = 1.43Ing. JULIO GONZALEZ PRADO


CONSECUENCIAEn la practica, para microprocesadores, la (capacitancia activa/unidad de rea) solo se incrementa entre 30% y 35%. Por lo tanto, no es posible duplicar la densidad lgica entre tecnologas. Ing. JULIO GONZALEZ PRADO


INTERCONEXIONES DE ESCALAMIENTOSolo son posibles altas densidades si las interconexiones tambin son escaladas.Reduccin del ancho implica incremento de resistencia.Densidad de interconexiones implica alta capacitancia.



INTERCONEXIONES DE ESCALAMIENTOAl tomar en cuenta los incrementos parsitos y complejidad de integracin se aaden mas capas de interconexin:Capas mas delgadas y precisas para interconexiones locales.Menos capas y ms gruesas para interconexiones globales y de potencia. Ing. JULIO GONZALEZ PRADO



PARAMETROCAMPO CONSTANTEVOLTAJE CONSTANTEVoltaje de alimentacin (Vdd)1 / 1Longitud (L)1 / 1 /

Ancho (W)1 / 1 / VARIABLESEspesor Oxido-puerta (tOX)1 / 1 / ESCALABLESProfundidad de Juntura (Xj )1 / 1 /

Dopaje de Sustrato (NA)A


PARAMETROCAMPO VOLTAJE CONSTANTE CONSTANTEIng. JULIO GONZALEZ PRADO

Campo elctrico a travs de oxido-puerta (E)1AEspesor de la capa de Deflexin1 / 1 /

rea de Puerta (rea muerta)1 / 21 / 2REPERCUSION ENCapacitancia de puerta (carga)( C )1 / 1 / DISPOSITIVOCorriente de Drain (I dss)1 / ATransconductancia (gm)1A


PARAMETROCAMPO VOLTAJE CONSTANTE CONSTANTEIng. JULIO GONZALEZ PRADO

Retardo de puerta1 / 1 / 2

Densidad de corriente3REPERCUSION Disipacin de potencia DC y dinmica1 / 2AENDensidad de Potencia13CIRCUITORetardo de potencia del producto1/31 /


LITOGRAFIAIng. JULIO GONZALEZ PRADO

TECNOLOGIA OPTICANODO DE TECNOLOGIALAMPARA DE MERCURIO-XENON 248 nm180 250 nm

LASER FLUORIDE-KRIPTON248 nm130 180 nmLASER FLUORIDE ARGON193 nm100 -130 nm

LASER FLUORIDE157 nm70 100 nmUV EXTREMO13.4 nm50 70 nm


LITOGRAFIA DE HAZ ELECTRONICO (EBL)LOS PATRONES SE DERIVAN DIRECTAMENTE DEL DATO DIGITAL.LOS PROCESOS PUEDEN SER DIRECTOS: SIN MASCARAS.LOS CAMBIOS DE PATRONES PUEDEN SER IMPLEMENTADOS RAPIDAMENTE.Ing. JULIO GONZALEZ PRADO


LITOGRAFIA DE HAZ ELECTRONICO (EBL)SIN EMBARGO:EL COSTO DEL EQUIPAMIENTO ES ALTOSE REQUIERE UN GRAN AUMENTO DE TIEMPO PARA ACCESAR A TODOS LOS PUNTOS DE LA OBLEA.Ing. JULIO GONZALEZ PRADO


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