Вплив параметрів кремнієвого транзистора типу FinFET на його теплові характеристики

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorГільчук, Андрій Володимирович
dc.contributor.authorЩербина, Ольга Вікторівна
dc.date.accessioned2019-06-24T13:59:31Z
dc.date.available2019-06-24T13:59:31Z
dc.date.issued2019-05
dc.description.abstractenThe thesis explanatory note contains 73 pages 4 tables and 31 figures with 35 names of bibliographic sources. The objective of this work is influence of FinFET-type silicon transistor parameters on its thermal characteristics. The purpose of this work is to investigate the influence of scaling of FinFET-type silicon transistor at power dissipation and temperature growth. The challenges are: to design FinFET structure; to calculate distribution of potential and transfer characteristics; to study heat generation; to calculate temperature distribution inside device; to investigate influence of geometry on self-heating of FinFET; to analyze influence of nanoscale effects in FinFET channel on its self-heating. The object of study is a silicon 32 nm FinFET device. The subject is an influence of different factors on self-heating of the FinFET type 3D transistor. Investigation methods. FinFET computer design. Numerical solution of Poisson equation. Obtaining of transfer characteristics according to drift-diffusion model. Numerical simulation of FinFET self-heating. Next results were received: 1. Numerical modelling of FinFET structure and process of self-heating using GTS Framework was conducted. 2. Influence of changes in device geometry at FinFET self-heating was investigated. Decreasing of device power dissipation due to geometry changes was demonstrated. 3. Increasing of heat flux density due to decreasing of device size was determined. 4. Influence of decreasing of device size on max temperature was studied. 5. Impact of nanoscale effects at FinFET self-heating was analyzed. Decreasing of channel heat conductivity leads to increasing of device max temperature. 6. Effect of channel heat conductivity decreasing on dissipated power was determined. Scientific novelty follows the definition of influence of geometry factor and heat conduction of nanoscale silicon at FinFET self-heating. The significance of the results. It was found that channel size decreasing allows reducing device power dissipation, but heat flow density increases due to faster square decreasing and device temperature increases respectively. Obtained results can be used for FinFET design reliability rating, figuring out the structure improvement requirement and ensuring proper heat removal for long-term steady device performance. Publications. Shcherbyna O. V. Factors that influence at self-heating of the FinFET-type 3D transistors / O. V. Shchebyna, A. V. Gilchuk. // XVІІ All-Ukrainian scientific and practical conference of students, postgraduates and young scientists. – 2019. – P. 113–116. Luminescent Properties of Spark Eroded ZnO Nanopowder / [A. V. Gilchuk, O. V. Shcherbyna, Y. M. Romanenko та ін.]. // 2018 IEEE 38th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). – 2018. – С. 164–167. Nanocomposites and nanomaterials Obtaining of Cu/Cu2O core-shell nanoparticles by spark erosion method / O. V. Shcherbyna, A. V. Gilchuk, D. D. Orgunova, Yu. M. Romanenko, A. O. Perekos, Yu. Yu. Bacherikov // Nanocomposites and Nanomaterials, abs.book, – 2017. – Chernivtsy. – P. 279. Key words: FinFET, drift-diffusion model, MOSFET self-heating, reliability, Boltzmann equation, Moore’s law.uk
dc.description.abstractukПояснювальна записка дисертації за обсягом становить 73 сторінки, містить 31 рисунок та 4 таблиці. Використано 35 бібліографічних джерел. Актуальність теми. Одночасно зі зменшенням розмірів елементів інтегральних мікросхем вирішення теплових проблем пристроїв, що входять до їх складу набуває все більшої актуальності. Інтегральні схеми, що використовуються у військовій, автомобільній та атомній промисловості потребують високих робочих температур. Дослідження впливу різних факторів на самонагрів FinFET пристроїв є перспективним. Проте наразі чисельних досліджень процесів самонагріву в тривимірних транзисторах типу FinFET недостатньо. Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Науково-дослідна робота за темою дисертації проводилася за власною ініціативою на кафедрі ФЕС НТУУ «КПІ імені Ігоря Сікорського». Мета дисертаційної роботи полягає в дослідженні впливу масштабування кремнієвого транзистору типу FinFET на потужність, що виділяється та зростання температури всередині пристрою. Досягнення мети передбачає вирішення таких задач: – Побудова структурної моделі FinFET; – Розрахунок розподілу потенціалу та вольт-амперних характеристик; – Дослідження процесу теплогенерації; – Побудова розподілу температури всередині пристрою; – Дослідження впливу геометрії на самонагрів транзистору; – Аналіз впливу нанорозмірних ефектів у каналі FinFET на процес самонагріву. Об’єктом дослідження є кремнієвий транзистор типу FinFET з розмірами 32 нм. Предметом дослідження є фактори, які впливають на процес самонагріву тривимірних транзисторів типу FinFET. Методи дослідження. Комп’ютерне моделювання структури FinFET. Побудова розподілу потенціалу шляхом чисельного розв’язання рівняння Пуассона. Одержання вольт-амперних характеристик згідно з моделлю дрейфу та дифузії. Чисельне моделювання процесу самонагріву FinFET. Були отримані наступні результати: 1. Проведено чисельне моделювання структури та процесів самонагріву FinFET транзистору за допомогою програмного пакету GTS Framework. 2. Досліджено впливу зміни геометрії на самонагрів FinFET. Показано, що зміна геометричних розмірів транзистору призводить до зменшення потужності, що виділяє пристрій. 3. Виявлено, що при зменшенні геометричних розмірів транзистору щільність теплового потоку, що відводиться, зростає. 4. Продемонстровано, що зменшення висоти каналу призводить до зменшення максимальної температури пристрою, а зменшення ширини – до зростання. 5. Проведено аналіз впливу наномасштабних ефектів на самонагрів FinFET. При урахуванні зменшення теплопровідності каналу максимальна температура зростає. 6. Встановлено, що зменшення теплопровідності каналу внаслідок наномасштабних ефектів призводить до зниження потужності, що виділяється пристроєм. Наукова новизна дисертації полягає у визначенні впливу факторів геометрії та теплопровідності нанорозмірного кремнію на самонагрів FinFET. Практичне значення отриманих результатів. Встановлено, що зменшення геометричних розмірів каналу дозволяє знизити потужність, що виділяє транзистор, проте внаслідок того, що площа зменшується швидше, щільність теплового потоку зростає, а відповідно зростає температура всередині пристрою. Отримані дані можуть бути використані для оцінки надійності FinFET даної конфігурації, встановлення потреби у покращенні конструкції та забезпечення належного тепловідведення для тривалої стабільної роботи пристрою.uk
dc.format.page73 с.uk
dc.identifier.citationЩербина О. В. Вплив параметрів кремнієвого транзистора типу FinFET на його теплові характеристики : магістерська дис. : 105 Прикладна фізика та наноматеріали / Щербина Ольга Вікторівна. – Київ, 2019. – 73 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/28037
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectFinFETuk
dc.subjectмодель дрейфу та дифузiїuk
dc.subjectсамонагрiв MOSFETuk
dc.subjectрівняння Больцманаuk
dc.subjectзакон Мураuk
dc.subjectнадiйнiстьuk
dc.subjectdrift-diffusion modeluk
dc.subjectMOSFET self-heatinguk
dc.subjectreliabilityuk
dc.subjectBoltzmann equationuk
dc.subjectMoore’s lawuk
dc.subject.udc621.382.323, 539.21uk
dc.titleВплив параметрів кремнієвого транзистора типу FinFET на його теплові характеристикиuk
dc.typeMaster Thesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Shcherbyna_magistr.pdf
Розмір:
1.73 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (ФЕС)
Магістерські роботи