Tesis doctoral de Carmen García Almudéver
El mosfet ha sido el tipo de transistor más usado en los circuitos integrados y por tanto el dispositivo más importante en la industria electrónica. El progreso en dicho campo durante los últimos 40 años ha seguido un comportamiento exponencial de acuerdo con la ley de mooore. Es decir, con el fin de alcanzar mayores densidades y rendimiento a bajo consumo, se ha ido reduciendo el tamaño de los dispositivos mos. Pero este agresivo escalado de los mosfets ha requerido la introducción de ciertos factores para asegurar que éstos aun se puedan fabricar correctamente. Se puede decir que los transistores han experimentado un asombroso viaje en los últimos años, empezando con el uso de ‘strained channel’ en los transistores de 90nm, siguiendo con la introducción de ‘high-k/metal-gate’ en 45nm, hasta la utilización de ‘multiple-gate transistors’ en 22nm y en la tecnología de 14nm que ha sido recientemente presentada. Pero, ¿que tecnología podrá ser usada para la fabricación de transistores por debajo de los 10nm?. se están investigando nuevos materiales y dispositivos. Como extensión y mejora de los actuales mosfets algunos dispositivos prometedores son los dispositivos tipo-n de iii-v y tipo-p de germanio, los transistores de nanocables y de efecto túnel, y los transistores de grafeno y nanotubos de carbono. esta tesis se centra en la tecnología de nanotubos de carbono como posible opción para la fabricación de transistores sub-10nm. En los últimos años, los nanotubos de carbono (cnts) han tenido una considerable atención en el campo de la nanotecnología. Los cnts son considerados prometedores substitutos del silicio por su pequeño tamaño, su geometría inusual, y sus extraordinarias propiedades electrónicas como son una excelente movilidad y un transporte cuasi-balístico. De la misma manera, los transistores de nanotubos de carbono (cnfets), podrían ser potenciales substitutos de los mosfets. Se predice que los cnfet ideales (entendiendo por ideal que todos los cnts que forman el transistor son semiconductores, tienen el mismo diámetro y nivel de dopado, y están bien alineados y posicionados) serán 5 veces más rápidos que los actuales mosfet consumiendo lo mismo. Sin embargo, actualmente los cnfets también se ven afectados por la variabilidad del proceso de fabricación, y aún hay importantes problemas de fabricación que deben ser solucionados antes de que se puedan alcanzar dichos beneficios. Hay determinadas imperfecciones de fabricación, como son las variaciones de diámetro y dopado, el posicionamiento y alineación de los cnts, la resistencia de contacto entre el cnt y el metal, la presencia de nanotubos metálicos, y las variaciones de densidad de cnts, que pueden afectar al rendimiento y a la fiabilidad de los cnfets y que por tanto deben ser tratados. el principal objetivo de esta tesis es analizar el impacto que tienen las actuales imperfecciones de fabricación, y que dan lugar a variaciones específicas de los cnt, en los cnfet multi-tubo desde un punto de vista de variabilidad y fiabilidad y a diferentes niveles, dispositivo y circuito. Asumiendo que los cnfets no son homogéneos debido a dichas imperfecciones de fabricación, proponemos una metodología de análisis que basada en un modelo compacto e ideal de cnfet es capaz de simular cnfets heterogéneos; es decir, transistores que contienen diferente número de tubos, cuyos tubos presentan diferentes diámetros, no están uniformemente espaciados, y poseen diferente nivel de dopado, y lo más importante, están hechos no sólo de cnt semiconductores sino también de metálicos. Este método nos permitirá analizar como afectan las variaciones específicas de los cnt a las características y a los parámetros de los cnfet y al rendimiento de los circuitos cnfet. Además también derivamos un modelo de fallo para los cnfet y proponemos el uso de arquitecturas tolerantes a fallos para lidiar con la presencia de cnt metálicos, una de las principales causas de fallo en los circuitos cnfet.
Datos académicos de la tesis doctoral «Variability and reliability analysis of carbon nanotube technology in the presence of manufacturing imperfections«
- Título de la tesis: Variability and reliability analysis of carbon nanotube technology in the presence of manufacturing imperfections
- Autor: Carmen García Almudéver
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 29/07/2014
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- José Antonio Rubio SolÁ
- Tribunal
- Presidente del tribunal: montserrat Nafría maqueda
- sorin Cotofana (vocal)
- (vocal)
- (vocal)