Старение транзистора

Старение транзисторов (иногда называемое старением кремния ) — это процесс, в котором с течением времени в кремниевых транзисторах появляются дефекты, снижающие производительность и надежность и в конечном итоге полностью выходящие из строя. Несмотря на название, подобные механизмы могут действовать на транзисторы, изготовленные из любого полупроводника. Производители компенсируют это (а также производственные дефекты) запуском чипов на более медленных скоростях , чем они изначально способны ( разгон ).

Причины

Основными причинами старения транзисторов в МОП-транзисторах являются электромиграция и захват заряда .

Электромиграция — это движение ионов , вызванное импульсом переноса электронов в проводнике. Это приводит к деградации материала, вызывая периодические сбои, которые очень трудно диагностировать, и, в конечном итоге, выход из строя.

Захват заряда связан с зависящим от времени пробоем оксида затвора и проявляется в увеличении сопротивления и порогового напряжения (напряжения, необходимого для проводимости транзистора), а также в уменьшении тока стока. Это со временем ухудшает производительность чипа, пока в конечном итоге пороговые значения не рухнут. Захват заряда происходит несколькими способами:

• Инжекция горячих носителей (HCI) — это когда электроны получают достаточно энергии, чтобы проникнуть в оксид, застрять там и, возможно, повредить его.
• Случайный телеграфный шум (RTN) также может возникнуть, когда ток стока колеблется между несколькими дискретными уровнями и усиливается с увеличением температуры.
• Нестабильность температуры смещения (BTI) — это когда заряд просачивается в оксид при подаче напряжения на затвор, даже если через транзистор не протекает ток. Когда напряжение с затвора снимается, заряды постепенно рассеиваются в течение миллисекунд или часов.

Улавливание заряда было определено Джоном Седоном и Тингом Л. Чу как жизнеспособное средство хранения цифровой информации и было развито в технологиях флэш-памяти SONOS , MirrorBit и 3D NAND ( флэш-ловушка заряда ).

См. также

• Срок службы при высоких температурах
• Надежность (полупроводник)
• Разгон

Ссылки

• Кин, Джон; Ким, Крис Х (25 апреля 2011 г.). «Старение транзисторов» . IEEE-спектр . Проверено 25 июня 2024 г.
• Сгинья, Алан (25 августа 2013 г.). «Старение кремния и целостность сигнала» . АКТИВ ИнтерТех . Проверено 25 июня 2024 г.
• Бейли, Брайан (9 августа 2018 г.). «Старение чипов становится проблемой проектирования» . Semiengineering.com . Проверено 19 июля 2024 г.
• Мучлер, Энн Стеффора (13 июля 2017 г.). «Старение транзисторов усиливается при 10/7 нм и ниже» . Semiengineering.com . Проверено 19 июля 2024 г.