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「技术甜甜圈」为什么晶体管使用越久，功耗越低？( 二 )


「技术甜甜圈」为什么晶体管使用越久，功耗越低？
本文插图
芯片里程表可以测量晶体管老化的三个指标：热载流子注入(HCI)、偏压温度不稳定性(BTI)、经时介质击穿(TDDB) 。 BTI上文已经解释过 ， HCI是指晶体管发生状态变换时的老化 ， 电荷滞留在晶体管门介质上 ， 这样器件开关转换的电压就会改变 。 BTI和HCI也许对芯片正常工作没有明显的影响 ， 但TDDB就会引起灾难性的问题 ， 随着晶体管的老化 ， 各种缺陷会在门介质上堆积 ， 积聚到一定程度就会引起短路 ， 从而导致芯片甚至整个系统崩溃 。 这就跟人一样 ， 随着年龄的增加 ， 身体机能开始老化 ， 各种疾病开始出现 ， 严重时甚至引起癌症 。
Kim教授提出的“芯片里程表”概念及其相应的测量电路设计已经引起半导体行业的重视 ， 包括Intel、TI和IBM在内的芯片制造商已经在其芯片开发中考虑晶体管老化的影响 ， 正在采取适当的方式来补偿因为老化导致的芯片性能下降 。 也许很快在新的芯片中 ， 就会集成类似“芯片里程表”的功能模块 。
随着芯片设计和制造工艺的发展 ， 以及智能设备的操作系统和软件的成熟 ， 未来的智能设备在有限的供电环境下仍然能够持续工作多年 ， 也许这要部分归功于“芯片里程表” 。 当我们不再为了追赶潮流而频繁更换手机时 ， 我们可能会使用一部心仪的手机超过3年 ， 手机的续航能力不降反升或许就不足为奇了 。
【「技术甜甜圈」为什么晶体管使用越久，功耗越低？】转自EDN电子技术设计 ， 如侵删 。


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