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基于全耗盡平面晶體管技術(shù)的NovaThor平臺設(shè)計

作者: 時間:2012-12-07 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文引用地址:http://2s4d.com/article/185529.htm

  因此,在寬Vdd電壓范圍(0.5V 至 1.3V)內(nèi),F(xiàn)D-SOI的綜合性能高于移動處理器專用的體效應(yīng)CMOS工藝,這些性能優(yōu)勢可用于提高峰值性能,或者在保證性能不變的前提下降低Vdd工作電壓,從而降低動態(tài)功耗。

  我們探討了FD-SOI工藝在性能-電壓比方面的技術(shù)優(yōu)勢,接下來,我們將分析另外兩大優(yōu)勢:具有競爭力的處理速度/泄漏電流比和優(yōu)化能效。

具有競爭力的處理速度/泄漏電流比

  FD-SOI工藝不僅帶來前文所述的性能優(yōu)勢,還具有同級產(chǎn)品最低的泄漏電流,下圖示是前文圖示的ARM Cortex-A9 關(guān)鍵通道在85°C時典型泄漏電流與最高頻率之比。以系統(tǒng)的方法分析,當泄漏電流相同時,F(xiàn)D-SOI在標稱電壓(1.0V)時的運行頻率高于標稱電壓(1.0V)時的LP工藝或標稱電壓(0.9V)時的HP工藝。

泄漏電流與最高頻率之比

  淺藍色曲線代表Vdd=0.9V條件下的FD-SOI 泄漏電流/速度曲線,這意味著FD-SOI可讓我們降低標稱 Vdd 電壓(對動態(tài)功耗影響巨大的參數(shù)),同時保持與LP和HP工藝相同的或更高的性能。然后,如藍色延長虛線所示,施加在LVT FD-SOI晶體管上的正向體偏壓(*) 使其能夠達到HP可達到的性能,而在施加偏壓后,多晶硅晶體管的泄漏電流增幅與LP工藝相同。

  該泄漏電流/速度比優(yōu)勢是28nm FD-SOI工藝獨有優(yōu)勢,真正地融LP 和 HP兩大工藝的優(yōu)點于一身。

  體偏壓是在CMOS晶體管的體效應(yīng)部分施加可變電壓,以提高泄漏電流為代價換取更快運行速度(正向體偏壓),或者以犧牲性能為代價換取更低的泄漏電流(反向體偏壓)。雖然體效應(yīng)CMOS具有這項功能,但是,因為埋溝氧化層將晶體管溝道與硅體效應(yīng)部分(背柵效應(yīng))隔離,體偏壓的效果在FD-SOI技術(shù)上更加出色。

  優(yōu)化能效

  對高端移動應(yīng)用來說,良好處理性能兼出色的泄漏電流還不夠,在移動設(shè)備日常使用過程中降低不同工作模式的總功耗才是最大化電池續(xù)航能力的關(guān)鍵。

  下圖描述了三種不同的 28nm 工藝的動態(tài)功耗特性,并給出了動態(tài)功耗-最大頻率特性曲線。

動態(tài)功耗-最大頻率特性曲線

  從圖中不難看出,在給定頻率時,F(xiàn)D-SOI的總功耗總是比其它兩項技術(shù)低很多,即便達到目標頻率所需的電源電壓略高于28nm HP.這主要因為FD-SOI技術(shù)的總功耗中泄漏電流較低。在整個電源電壓范圍和對應(yīng)的性能范圍內(nèi)均是如此,這充分證明,F(xiàn)D-SOI是能夠給移動設(shè)備帶來最高能效的解決方案。

  從上文可以看出,28nm FD-SOI在對于移動計算設(shè)備極其重要的關(guān)鍵參數(shù)方面優(yōu)于現(xiàn)有的體效應(yīng)工藝,具有高性能且低功耗的優(yōu)點。


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