Análise comparativa de nanoFETs reconfiguráveis

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2018.Em transistores de efeito de campo baseados em nanomateriais (nanoFETs), a dopagem eletrostática pode ser induzida por campos elétricos originados de múltiplas portas independentes. Dessa forma, os nanoFETs são candidatos ideais para a exploração de reconfigurabilidade. O desempenho de quatro geometrias reconfiguráveis (R) nanoFET é investigado com a solução das equações de Poisson e Deriva-Difusão acopladas respectivamente para o potencial eletrostático tridimensional e a para carga de canal unidimensional. Ainda é averiguado o impacto do escalamento do canal e do ajuste da tensão de alimentação. As arquiteturas examinadas são compostas por FETs de uma (1G), duas (2G) e três (3G) portas sob o canal com comprimento meio de micrômetro. Portanto, os R-nanoFETs investigados teoricamente podem ser fabricados com custos baixos, permitindo que as projeções de desempenho sejam testadas. O 2G R-nanoFET provou ser a arquitetura mais versátil quando nenhuma otimização específica do aplicativo é tentada. No entanto, todas as geometrias consideradas oferecem propriedades interessantes. Ao conectar a porta de programação ao dreno, o roteamento local é simplificado e o desempenho só diminui levemente. O 1G R-nanoFET oferece ganhos intrínsecos razoáveis ao custo do aumento da dissipação de energia estática. Por fim, um 3G R-nanoFET permite opções adicionais de configuração dinâmica e a operação de ligar/ desligar mais rápida devido à porta de controle posicionada a uma distância maior dos outros contatos metálicos.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).In nanomaterials field-effect transistors (nanoFETs) electrostatic doping can be induced by electrical fields originating from multiple independent gates. Therefore, nanoFETs are ideal candidates for exploring reconfigurability. The performance of four different reconfigurable (R) nanoFET geometries is investigated by solving the coupled nonlinear Poisson and drift-diffusion differential equations for the three-dimensional electrostatic potential and the one-dimensional channel charge. The impact of scaling and supply voltage adjustment is further examined. The investigated architectures compass FETs with one (1G), two (2G) and three top-gate (3G) terminals with a channel length of half a micrometer. Therefore, the theoretically investigated R-nanoFETs can be manufactured at low costs, allowing to test the performance projections. The 2G R-nanoFET proved to be the most versatile architecture when no application specific optimization is attempted. However, all considered geometries offer interesting properties. Shortening the program gate with the drain simplifies the local routing and only slightly diminish the performance. A 1G R-nanoFET delivers reasonable intrinsic gains at the cost of increased static power dissipation. Finally, a 3G R-nanoFET enables additional dynamic configuration options and faster on/off switching due to a control gate positioned at an increased distance to other metallic contacts