EO_476

TECH INSIGHT MICROCONTROLLER DESIGN 22 - ELETTRONICA OGGI 476 - MARZO 2019 semiconduttori che, fino ad oggi, era legato ai soliti rapporti tra inte- grazione e frequenza operativa in funzione dei consumi in standby. Nella figura 2 viene mostrato un confronto tra la tecnologia SOTB e le tecnologie CMOS tradizionali. Una delle principali sfide vin- te durante lo sviluppo di questa tecnologia è stata la capacità di realizzare una struttura ibrida in grado di compendiare i benefici del processo SOTB con la tecno- logia tradizionale all’interno dello stesso progetto. Questo consente di combinare i punti di forza di entrambe le tecnologie all’interno dello stesso dispositivo. Questo significa che da oggi è possibile utilizzare la nuova tec- nologia SOTB nella progettazione delle parti del chip in cui è richie- sto un livello di consumo estremamente basso e la tecnologia tradizionale per lo sviluppo delle parti del chip in cui quest’ultima risulta più adatta come, ad esempio, nel caso dello sviluppo degli anelli di ingresso-uscita e nel caso dei componenti analogici. Grazie a questo i progettisti dei sistemi sono in grado di operare con dispositivi con caratteristiche elettriche simili a quelle dei microcontrollori esistenti. Nella figura 3 viene mostrato un esempio di questa architettura ibrida. Lo schema di questa sezione mostra anche alcuni dei vantaggi della struttura del gate nella tecnologia SOTB. Nello sviluppo di una configurazione del gate tradizionale è necessario iniettare le impurità o atomi dopanti nel silicio durante il processo di produzione, un processo indispensabile per consentire la conduzione del gate quando necessario. Vista la complessità di controllare accuratamente il numero di atomi da iniettare all’interno di ogni singolo gate, le caratteristiche elettriche di ogni singolo gate sono variabili, specialmente nel caso di geometrie con dimensione di canale molto ridotta quando il numero di atomi diventa estremamen- te piccolo (in questo caso si parla di una gamma che arriva fino a soli 100 atomi individuali). Detto questo è piuttosto ovvio comprendere che vi sarà un significativo li- vello di variabilità tra il nume- ro di atomi disponibili in ogni singolo gate, che darà luogo a sensibili differenza nelle ca- ratteristiche di ogni singolo gate all’interno di ogni dispo- sitivo. La tecnologia SOTB non ri- chiede il processo di drogag- gio del gate, le caratteristiche del gate vengono controllate dallo strato isolante molto sottile all’interno del gate e grazie alla moderna tecnologia di processo le ca- ratteristiche di questo strato isolante sono controllate in modo molto accurato tra i vari dispositivi. Questo significa che le variazioni delle caratteristiche tra i vari dispositivi sono molto più limitate rispetto a quanto accade negli attuali dispositivi che utilizzano le tecnologie tradizionali. Come si vedrà tra poco, questa riduzione delle tolleranze tra i vari gate dello stesso dispositivo sviluppato in tecnologia SOTB, così come tra vari dispositivi SOTB, consente di diminuire le tensioni operative e, di conse- guenza, anche il livello di energia necessario per commutare il gate. Osservando la figura 3, si potrà notare un altro dei vantaggi derivanti dall’utilizzo della tecnologia SOTB. Grazie a essa è ora possibile applicare anche tensioni di polarizzazione negative a ogni gate, in modo da ge- stire la soglia di commutazione di ogni singolo gate all’interno del dispositivo, sia singolarmente sia a livello di dispositivo completo. In figura 4 è riportato un confronto tra un dispositivo prodotto utilizzando il pro- Fig. 2 – Confronto tra le caratteristiche della tecnologia SOTB e le quelle delle altre tecnologie tradizionali Fig. 1 – Mappa delle tecnologie di processo rapportate alla richiesta di corrente in modalità operativa ed alla richiesta di corrente in modalità di standby