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Estudo de célula de memória dinâmica de apenas um transistor SOI de óxido enterrado ultrafino (2012)

  • Authors:
  • Autor USP: ALMEIDA, LUCIANO MENDES - EP
  • Unidade: EP
  • Sigla do Departamento: PSI
  • Subjects: MEMÓRIA RAM; CIRCUITOS INTEGRADOS MOS; MICROELETRÔNICA; TRANSISTORES; ENCAPSULAMENTO ELETRÔNICO
  • Language: Português
  • Abstract: Neste trabalho foi analisado o comportamento de um transistor UTBOX (Ultra Thin Buried Oxide) FD SOI MOSFET (Fully Depleted Silicon-on-Insulator Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor) planar do tipo n, operando como uma célula de memória 1T-FBRAM (single transistor floating body random access memory). A memória em questão trata-se de uma evolução das memórias 1T1C-DRAM convencionais formada, porém, de apenas um transistor, sendo o próprio transistor o responsável pelo armazenamento da informação por meio do efeito de corpo flutuante. Assim, foram realizadas simulações numéricas bidimensionais, obtendo-se curvas dinâmicas e, a partir destas, foi possível extrair e analisar alguns dos principais parâmetros da memória tais como tensão de disparo no dreno, margem de sensibilidade, janela de leitura e tempo de retenção, além dos mecanismos atuantes em cada estado da memória (escrita, leitura e repouso). Foram estudadas as polarizações da célula de memória. Dentre as possíveis maneiras de programação do dado '1' desta tecnologia foram abordadas neste trabalho a programação pelos métodos GIDL (Gate Induced Drain Leakage) e BJT (Bipolar Junction Transistor). Pelo método de escrita por GIDL foi possível operar a célula de memória em alta velocidade sem dissipar potência expressiva. Mostrou-se que esse método é bastante promissor para a tecnologia low-power high-speed. E ainda, obteve-se maior estabilidade na operação de leitura quando esta é polarizada no ponto ZTC (Zero Temperature-Coefficient) devido ao nível de corrente do dado '0' ficar estável mesmo com a variação da temperatura.Pelo método de escrita por BJT, estudou-se a influência das espessuras do filme de silício e também do óxido enterrado, notou-se uma forte dependência da tensão mínima de dreno para a programação do dado '1' em função destas espessuras e também em função da temperatura. Conforme a espessura do filme de silício torna-se mais fina, a tensão de disparo aplicada ao dreno aumenta devido ao maior acoplamento. Porém, observou-se que o nível da tensão de disparo do dreno pode ser modulada através da tensão aplicada ao substrato, tornando possível operar a célula em uma tensão de disparo menor aumentando a vida útil do dispositivo. Quanto à temperatura, com o seu aumento observou-se que a tensão mínima de dreno necessária para disparar a escrita do dado '1' diminuiu favorecendo a programação da célula. Porém o tempo de retenção é prejudicado (torna-se menor) por causa do aumento da corrente de fuga na junção PN. Na análise sobre o impacto que a primeira e a segunda porta causam na margem de sensibilidade de corrente e no tempo de retenção, verificou-se que dependendo da tensão aplicada à porta durante a condição de armazenamento do dado, o tempo de retenção pode ser limitado ou pela geração ou pela recombinação dos portadores (lacunas). Notou-se que há um compromisso entre a obtenção da melhor margem de sensibilidade de corrente e o melhor tempo de retenção. Como o tempo retenção é um parâmetro mais crítico, mais atenção foi dada para a otimização deste. Concluiu-se nesta análise que a melhor polarização para reter o dado por mais tempo é a primeira interface estar em modo acumulação e a segunda em modo depleção.No estudo da polarização de dreno durante a operação de leitura, observou-se que quando aplicado alta tensão de dreno é obtido alta margem de sensibilidade, porém ao mesmo tempo esta polarização prejudica o dado '0' devido ao alto nível de geração de lacunas induzidas pela ionização por impacto, o qual diminui o tempo de retenção e destrói o dado ‘0’ quando operações de múltiplas leituras são realizadas. Já para baixo nível de tensão de dreno durante a leitura notou-se que é possível realizar múltiplas operações de leitura sem perder o dado armazenado e também maior tempo de retenção foi obtido.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 25.09.2012
  • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      ALMEIDA, Luciano Mendes; MARTINO, João Antonio. Estudo de célula de memória dinâmica de apenas um transistor SOI de óxido enterrado ultrafino. 2012.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2012. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-18072013-144946/pt-br.php >.
    • APA

      Almeida, L. M., & Martino, J. A. (2012). Estudo de célula de memória dinâmica de apenas um transistor SOI de óxido enterrado ultrafino. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-18072013-144946/pt-br.php
    • NLM

      Almeida LM, Martino JA. Estudo de célula de memória dinâmica de apenas um transistor SOI de óxido enterrado ultrafino [Internet]. 2012 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-18072013-144946/pt-br.php
    • Vancouver

      Almeida LM, Martino JA. Estudo de célula de memória dinâmica de apenas um transistor SOI de óxido enterrado ultrafino [Internet]. 2012 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-18072013-144946/pt-br.php

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