Développement de modèles pour l'évaluation des performances ...

SNM (mV)
σ SNM (mV)
Chapitre VI: Comparaison des performances logiques et SRAM au noeud 14-16nm.
300
250
200
150
SNM=185mV@V dd =0.8V
60
50
40
30
20
10
Trigate
FinFET
FDSOI
BULK
~0.75
100
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2
V dd (V)
a) b)
Figure VI-21 : a) Variation de la SNM en fonction de la tension d’alimentation V dd pour chacun des trois
dessins de cellules SRAM. b) Tracé des écarts types de la SNM σ SNM en fonction de ceux de la tension de seuil
σ VT démontrant la proportionnalité des deux paramètres.
0
0 20 40 60 80
σ VT (mV)
tel-00820068, version 1 - 3 May 2013
Ensuite à la limite de fonctionnalité, on a:
Z=5.9
V dd =V MIN
En écrivant la définition de Z à la limite de fonctionnalité, et en remplaçant la valeur moyenne de la SNM SNM mean
par son approximation linéaire donnée par l’équation VI-11, on obtient l’équation :
Eq. VI-12
En la résolvant, on obtient l’expression de la tension d’alimentation minimale garantissant la fonctionnalité d’un
réseau de cellules SRAM de 100Mbits :
Eq. VI-13
On peut également exprimer V MIN en fonction de l’écart type de la tension de seuil en considérant que
σ VT =0.75σ SNM (démontré dans notre étude sur la Figure VI-21-b). On a alors :
Eq. VI-14
L’équation VI-14 permet donc d’évaluer la valeur V MIN d’une cellule SRAM d’une technologie donnée sans
effectuer de simulations SRAM, mais en connaissant uniquement l’écart type de la distribution de tension de seuil
σ VT de cette technologie. Le tableau de la Figure VI-22 résume les performances SRAM de chaque architecture de
transistor. L’extraction du paramètre V MIN démontre deux points :
L’architecture conventionnelle sur substrat massif présente un V MIN largement supérieur à la tension
d’alimentation nominale du nœud 16nm (V MIN =1.19V>0.8V=V ddnom ). Elle ne pourra donc pas fournir de
SRAM fonctionnelles pour le nœud 16nm du fait d’une sensibilité trop importante à la variabilité.
L’architecture FDSOI et l’architecture Trigate peuvent fournir des SRAM fonctionnelles pour le nœud
16nm (les V MIN extraits pour chaque architecture sont bien inférieurs à 0.8V). De plus, ces deux
architectures présentent une robustesse à la variabilité très proche, avec des valeurs de σ SNM d’une part
et de V MIN d’autre part très proches.
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