Модель переходных процессов для современных микроэлектронных устройств, применимая в ЭКВ модели p-МОП-структуры

Большой прогресс в технологии производства микроэлектронных устройств с экспоненциальным ростом сложности и быстродействия необходим для обеспечения непрерывного развития новых технологий, структур, устройств, схем и систем. В статье предложена новая модель переходных процессов p-МОП-структуры, предназначенная для современных микроэлектронных устройств, которые обеспечивают быструю динамическую реакцию. Предлагаемая модель обеспечивает получение зависимостей переходных нагрузочных токов как полиномиальных функций нормализованных плотностей канального заряда на границах канала с помощью модифицированной версии метода коллокации с кубическими сплайнами в симметричном телескопическом виде. Кроме того, исследовано оптимальное количество сегментов, которое необходимо для новой версии алгоритма коллокации с кубическими сплайнами. Также моделируется нормализованная плотность заряда канала в точках коллокации с помощью ее значений на границах канала, при использовании квазистатического подхода. Путем введения обратной функции для нормализованного канального напряжения перегрузки, переходные нагрузочные токи представлены в виде функции напряжений на выводах МОП-структуры. По сравнению с обычным методом коллокации кубическими сплайнами, новая модель имеет более высокую точность применительно к ЭКВ модели. Разработанная модель использована для стандартной 0,15 мкм технологии и проверена с помощью MATLAB R2014a. Полученные результаты показали, что модель обеспечивает высокую относительную точность (в среднем 99%) для всего времени, и абсолютную ошибку менее 5% от максимального значения в худшем случае.