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

  • Authors:
  • USP affiliated author: ALMEIDA, LUCIANO MENDES - EP
  • School: 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
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    • ABNT

      ALMEIDA, Luciano Mendes. Estudo de célula de memória dinâmica de apenas um transistor SOI de óxido enterrado ultrafino. 2012. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2012. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-18072013-144946/pt-br.php. Acesso em: 06 jul. 2022.
    • APA

      Almeida, L. M. (2012). Estudo de célula de memória dinâmica de apenas um transistor SOI de óxido enterrado ultrafino (Tese (Doutorado). 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. Estudo de célula de memória dinâmica de apenas um transistor SOI de óxido enterrado ultrafino [Internet]. 2012 ;[citado 2022 jul. 06 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-18072013-144946/pt-br.php
    • Vancouver

      Almeida LM. Estudo de célula de memória dinâmica de apenas um transistor SOI de óxido enterrado ultrafino [Internet]. 2012 ;[citado 2022 jul. 06 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-18072013-144946/pt-br.php

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