Skip to main content

Advanced techniques for high temperature system-on-chip

Article Category

Article available in the folowing languages:

Układy scalone o wyjątkowo niskim poborze mocy

Połączenie tranzystorów polowych o strukturze metal-tlenek-półprzewodnik (MOSFET) zarówno o niskim, jak i wysokim napięciu progowym z diodami spolaryzowanymi zaporowo doprowadziło do powstania nowej rodziny układów scalonych. Opatentowane układy zużywają minimalną ilość energii. Koncepcja ta umożliwiła opracowanie nowych układów pamięci statycznej o dostępie swobodnym (SRAM, Static Random Access Memory), która w porównaniu z układami konwencjonalnymi wykazuje zmniejszenie rozpraszania mocy statycznej o rekordowy współczynnik wynoszący 50, bez zmniejszenia prędkości.

Gospodarka cyfrowa

Tranzystor polowy to urządzenie półprzewodnikowe, w którym prąd jest przenoszony wyłącznie przez nośniki mniejszościowe, a więc jest on urządzeniem jednobiegunowym. Prąd płynie przez wąski kanał w kierunku od źródła do drenu. Napięcie przyłożone do bramki kontroluje ładunek w kanale, a co za tym idzie przewodnictwo tranzystora. W ramach projektu ATHIS udowodniono, że z wieloprogowych tranzystorów MOSFET oraz pobierających niewiele mocy diod spolaryzowanych zaporowo można zbudować układy scalone o wyjątkowo niskim poborze mocy. Diody pobierające niewiele mocy (ULP) są również zbudowane z dwóch komplementarnych tranzystorów MOSFET w taki sposób, że w porównaniu ze standardowymi urządzeniami prąd wsteczny diody jest zmniejszany o 3 do 4 rzędów wielkości. To właśnie z powodu bardzo niskiego upływu i ujemnej impedancji w trybie wstecznym nowe urządzenie ULP jest bardziej interesujące z naukowego i przemysłowego punktu widzenia. W ramach projektu ATHIS opracowano takie układy ULP poprzez polaryzowanie komplementarnych tranzystorów n-MOS i p-MOS w działaniu statycznym przy napięciu od bramki do źródła mniejszym niż zero. W ten sposób zmniejszono prąd upływu o rzędy wielkości, uzyskując dużo niższe rozpraszanie mocy statycznej. Na podstawie działania diody ULP w ramach projektu ATHIS opracowano i przebadano doświadczalnie komórkę pamięci i podwajacz napięcia. Szczególnie warta podkreślenia jest ich zdolność do dobrego działania w wysokich temperaturach (tzn. do 200–300°C). Te innowacyjne układy zostały już opatentowane i oczekiwane jest ich szerokie rozpowszechnienie w układach cyfrowych i analogowych, zwłaszcza w produktach przenośnych oraz przeznaczonych do działania w trudnych warunkach. Trwają prace nad dalszymi rozwiązaniami, na przykład dotyczącymi znaczników radiowych RFID i interfejsów czujników w sektorze biomedycznym.

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania