Confiabilidade em nanotecnologias: desafios para a tecnologia FinFET

Abstract

Os circuitos integrados estão se tornando mais suscetíveis aos efeitos de radiação, e as imprecisões do processo de fabricação, devido à escala das nanotecnologias. Este trabalho apresenta uma análise comparativa da sensibilidade à radiação para diferentes topologias de portas XOR em 16nm. A fim de permitir uma comparação mais detalhada, são discutidos os resultados mediante a variabilidade de temperatura para a operação dos circuitos XOR em tensão nominal e near-threshold (NTV). As portas lógicas foram implementadas considerando dois dispositivos: bulk Complementary Metal-Oxide Semiconductor (bulk CMOS) e Fin FieldEffect Transistor (FinFET) e duas lógicas: Complementary Logic (lógica CMOS) e PassTransistor Logic (PTL). Todas as simulações foram feitas a nível de circuito elétrico utilizando a ferramenta HSPICE, disponibilizada pela Universidade Federal de Santa Catarina. Os resultados mostram que os dispositivos FinFET são significativamente mais robustos, do que dispositivos CMOS, aos efeitos da radiação. As implementações com FinFET mostraram uma melhora na robustez contra falhas, em média, mais de 300x tanto para a lógica CMOS quanto para a PTL em temperatura e tensão nominais. Além disso, em média, as topologias XORs de lógica PTL apresentam cerca de 40% de aumento na LET threshold para ambas tecnologias abordadas. A temperatura afeta agressivamente os dispositivos de tecnologia FinFET operando em near-threshold. Finalmente, o conjunto completo de informações fornecidas neste trabalho oferece suporte aos projetistas para escolher a topologia XOR mais apropriada, de acordo com os requisitos específicos de projeto.