날아라팡's 반도체 아카이브

회로 설계를 할 때 집적도를 높이는 것은 무엇보다 중요하다. 이 집적도를 높이기 위해서는 회로 구성의 가장 작은 단위인 MOSFET size를 줄여햐 하며, 이에 따라 MOSFET의 channel은 매우 짧아지게 된다. 일반적으로 channel length가 1um 이상인 것을 Long channel, 0.1um 이하인 것은 short channel이라고 가리킨다. 최근 기술로는 channel이 nano meter 수준에 이르렀기 때문에 매우 짧은 short channel을 가지며, 이 경우에는 양자역학적인 해석이 필요하다. 결국 short channel 이론은 완벽하지 않다는 것을 말하며 기본적인 long channel 이론에서 점차 수정해 나가는 방식으로 이론이 전개되고 있다. 그렇다면 이제 MOSF..

실제 MOSFET에 흐르는 전류의 그래프를 그려보면 게이트 전압이 채널이 형성되기 시작하는 전압인 Threshold voltage에 도달하기 이전에도 전류가 흐르는 것을 이전 포스팅에서 확인했다. 그렇다면 어떻게 threshold voltage를 가해주기 이전에 전류가 흐를 수 있는지를 살펴보자. (1) Gate 전압 Vg=Vfb Flat band를 가지며 drain 전압이 가해지지 않은 상태의 source-body-drain을 따라 그린 energy band diagram은 위와 같다. Source-Body 및 Drain-Body 사이의 2개의 PN 접합이 존재하는 것을 확인할 수 있다. PN 접합이 생기면 diffusion이 일어나며 depletion region이 생겨나게 되고 내부의 전기장의 세기..

FET(Field Effect Transistor)이란 게이트에 전압을 걸어줬을 때 형성되는 전기장으로 Drain/Souce 단자에 흐르는 전류를 제어하는 device다. 이런 동작을 하기 위해선 게이트에 전압이 가할 때 전류가 흐르면 안된다. 전류가 흐르지 않게 하는 방법에 따라 FET의 종류가 나뉘는데 Oxide를 사용해 전류를 차단하는 FET을 MOSFET이라고 한다. 앞서 MOSCAPACITOR를 정리한 이유는 게이트에 가해준 전압에 따라 Drian/Source에 전류가 흐를 수 있는지 혹은 흐를 수 없는지에 대한 물리적인 환경을 알아낼 수 있기 때문이다. 게다가 게이트에 어느 수준의 전압이 걸려야(MOSFET이 ON이 되기 위한 최소한의 게이트 전압을 Threshold voltage라고 했다.)..

MOS CAPACITOR에 대한 포스팅에서 Gate가 Metal로 되어 있을 때를 분석하였다. 하지만 실제론 Metal이 아닌 POLY-Si으로 Gate를 구성한다.(최근에는 여러가지 이유로 POLY-Si에서 Metal로 회귀했다고 한다.) 그렇다면 Gate 구성 물질로 왜 POLY-Si을 사용하게 됐을까? POLY-Si의 장점을 Metal과 비교하여 정리하면 아래와 같다. 1. Metal에 비해 녹는점이 높아 안정적인 동작이 가능하며 공정 프로세스 사용의 범위가 넓어진다. 2. POLY-Si 농도를 조절하여 Threshold voltage를 조정할 수 있다. Circuit은 전력 효율 등의 이유로 CMOS 집적방식으로 구현된다. 그런데 Gate가 Metal로 되어 있으면 NMOS 및 PMOS의 Thre..

이번 포스팅은 SPICE Simulation을 사용하면서 자주 접하는 개념인 Multiplier와 Finger의 개념을 정리하도록 하겠다. 먼저 Multiplier와 Finger 구조는 레이아웃을 어떻게 하냐에 따라 결정되는 것이 대부분이다. 보통 회로 설계가 완료된 후, 레이아웃을 그리게 되는데 설계자는 레이아웃 전에 multiplier와 finger를 적용하여 simulation을 돌리고 그에 대한 특성을 파악할 수 있다. 먼저 아래 그림을 확인해보자. 좌측에 있는 Tr. 이 Single Transistor라고 한다. 우측에 (1)이 Multiplier type, (2)가 Finger type이라고 부른다. 특히 Finger type은 Shared Tr.(이유:S/D을 공유하므로) 그리고 Folded..