瑞薩科技" title="瑞薩科技">瑞薩科技公司（Renesas Technology Corp.）今天宣布，開發(fā)出一種可在32 nm（納米）及以上工藝有效實現(xiàn)SRAM的技術(shù)，以用于集成在微處理器或SoC（系統(tǒng)級芯片）中的片上SRAM。?

新開發(fā)的技術(shù)采用SOI（絕緣硅）技術(shù)*¹，可獨(dú)立控制基體電位，也就是構(gòu)成SRAM的晶體管的三種襯底部分，從而顯著擴(kuò)展SRAM的運(yùn)行容限。?

對采用這一技術(shù)的65 nm CMOS工藝的2 Mb SRAM實驗制造和評估證實，與沒有使用該技術(shù)的器件相比，工作下限電壓可提高大約100 mV。此外，讀取容限（靜態(tài)噪聲容限：SNM*²）——SRAM運(yùn)行容限指標(biāo)——可改善大約16%，寫入容限的改善大約為20%，同時晶體管的電氣特性變化可有大約19%的下降。?

SNM可隨工藝的優(yōu)化而下降。不過，在32 nm和22 nm工藝仿真方面，已證實與沒有采用這一技術(shù)的器件相比，32 nm SNM大約改善了27%，22 nm大約為49%，這相當(dāng)于實現(xiàn)了等于65 nm工藝水平的SNM。因此可以說，這一技術(shù)履行了實現(xiàn)32 nm及以上工藝SRAM的承諾。?

瑞薩科技將在2007年6月12日于京都舉行的2007超大規(guī)模集成電路技術(shù)專題研討會（2007 Symposium on VLSI Technology）上宣布這些結(jié)果。?

<背景>?

隨著計算方法的普及，各種產(chǎn)品不斷增加的功能和性能已與更低的功耗需求密不可分。為了開發(fā)這類產(chǎn)品，通過采用更加精細(xì)的工藝，作為其心臟的微處理器和SoC已變得越來越快，集成度越來越高。不過，隨著工藝變得更加精細(xì)，制造變化也變得越來越大，進(jìn)而導(dǎo)致了晶體管電氣特性變化的增加。而且，門限電壓的變化——晶體管導(dǎo)通或關(guān)斷的邊線電壓——可減少運(yùn)行容限，對電路工作產(chǎn)生不利的影響。因此，隨著工藝變得更加精細(xì)，業(yè)界正在努力研發(fā)以消除這樣的變化。不過，采用32 nm及以上工藝，預(yù)計由于變化產(chǎn)生的降低的運(yùn)行容限對電路操作的影響將成為一個非常嚴(yán)重的問題，人們正在關(guān)注進(jìn)一步的技術(shù)發(fā)展" title="技術(shù)發(fā)展">技術(shù)發(fā)展。?

<技術(shù)細(xì)節(jié)>?

面對這個背景，瑞薩科技一在直追求瞄準(zhǔn)32 nm工藝及以上的技術(shù)發(fā)展，致力于6晶體管型SRAM電路的開發(fā)，它對微處理器和SoC極為重要，也最容易受到變化的影響。這些技術(shù)已經(jīng)在以下的案例中得到了開發(fā)和應(yīng)用。?

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（1）使用SOI?

制造變化需要原子級的控制，要減少這種變化極其困難。因此，當(dāng)假定的制造變化發(fā)生時，抑制電氣特性變化的方法就顯得非常重要了，其中一種有效的方法是通過將一個電壓施加在襯底上來控制門限電壓。不過，利用體硅*³,多個晶體管通?？梢孕纬捎谠诠枰r底上創(chuàng)建的一個叫做井的區(qū)域當(dāng)中。利用這個結(jié)構(gòu)，該襯底電位被施加到多個晶體管上，因此要更準(zhǔn)確地控制個別晶體管極其困難。另一方面，采用SOI技術(shù)，晶體管形成在一種絕緣體薄膜的硅層上，因此晶體管可以實現(xiàn)電氣絕緣，這是一種有助于對晶體管進(jìn)行個別控制的易于實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)。此外，這個案例還使用了一種所謂部分耗盡SOI MOSFET（金屬氧化物硅場效應(yīng)晶體管）來施加基體電位。?

（2）采用混合溝道隔離結(jié)構(gòu)*^4?

混合溝道隔離結(jié)構(gòu)是一種采用瑞薩專有技術(shù)的用于薄膜SOI器件的單元隔離結(jié)構(gòu)。這種混合溝道隔離結(jié)構(gòu)具有可完全消除SOI層的全溝道隔離能力，以及通過使薄SOI層保持在隔離的氧化物薄膜之下，使之可能在每個晶體管上施加不同體電位的部分溝道隔離來控制體電壓的能力。?

（3）體電位的獨(dú)立和動態(tài)控制技術(shù)?

通過獨(dú)立控制SRAM元件晶體管的體電位，以及動態(tài)地滿足諸如讀寫等SRAM操作可以增加運(yùn)行容限。?

6晶體管型SRAM元件由兩組晶體管組成，每組包括三種晶體管（訪問、驅(qū)動器和負(fù)載）。在這個案例中，為了有利于SRAM讀寫，開發(fā)了一種可以通過以下幾種連接控制每個晶體管體電位的技術(shù)，以改善運(yùn)行容限。?

（a）NMOS通過字線訪問晶體管和進(jìn)行驅(qū)動晶體管控制?

在一次SRAM的讀寫操作中一個字線為正電位。通過把一個基體連接到一個字線，字線的正電位可施加到一次寫操作的基體。因此，訪問晶體管（NMOS）的門限電壓下降，出現(xiàn)一個大電流流動，以改善寫入容限。?

（b）通過電源線進(jìn)行PMOS負(fù)載晶體管控制?

負(fù)載晶體管（PMOS）連接一條電源線，讀操作時的電源線電位比寫操作時稍微低一些。利用這種方法，負(fù)載晶體管門限電壓可在讀操作時降低，利用引導(dǎo)電流（facilitating current flow）來防止數(shù)據(jù)損失。此外，如（a）所述，由于正電位被施加到驅(qū)動晶體管的基體上，門限電壓下降，讀輸入電壓被降低。這些控制功能有助于實現(xiàn)讀取容限的改善。?

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<注釋>?

1. SOI（絕緣硅）：一個絕緣體薄膜上的硅層。?

??? 2.? SNM（靜態(tài)噪聲容限）：一個在SRAM工作時以電壓指示容限表示的指標(biāo)，較大的數(shù)值表明操作容限也較大。?

??? 3.? 體硅：一種用于普通硅器件的單晶硅晶圓" title="硅晶圓">硅晶圓稱為體硅（或者叫體硅晶圓），是與SOI晶圓不同的晶圓。?

??? 4.? 混合溝道隔離結(jié)構(gòu)：一種瑞薩科技專有的薄膜SOI器件的單元隔離結(jié)構(gòu)，具有可完全消除SOI層的全溝道隔離能力，以及通過使薄SOI層保持在隔離的氧化物薄膜之下，使之可能在每個晶體管上施加不同體電位的部分溝道隔離來控制體電壓的能力。?

*提及的產(chǎn)品名稱、公司名稱或商標(biāo)均為其各自所有者擁有。?