การย่อขนาด MOSFET หมายถึงการลดขนาดของบางสิ่งบางอย่าง สวัสดีทุกคน! ก่อนอื่น เรามาทำความเข้าใจแนวคิดพื้นฐานเบื้องหลังการย่อขนาด MOSFET กันก่อน การย่อขนาดเป็นหนึ่งในวิธีที่ดีที่สุดในการเพิ่มประสิทธิภาพของทรานซิสเตอร์สนามแม่เหล็กแบบโลหะออกไซด์เซมิคอนดักเตอร์ (MOSFET) ในระหว่างการย่อขนาด เราจะลดพารามิเตอร์หลักหลายอย่างของ MOSFET เพื่อให้ได้คุณลักษณะการทำงานที่ต้องการ ต่อไปในบทความนี้ เราจะตรวจสอบคำจำกัดความที่แม่นยำของการย่อขนาด และปัจจัยการย่อขนาดที่ช่วยให้สามารถย่อขนาดทรานซิสเตอร์ MOSFET ได้ ปัจจัยการย่อขนาดเหล่านี้ ได้แก่ ความยาวเกต แรงดันไฟฟ้า และความกว้างของช่องสัญญาณ เราจะพูดถึงว่าการย่อขนาดทรานซิสเตอร์ MOSFET ส่งผลต่อกระแสเดรนอย่างไร นอกจากนี้ เราจะพูดถึงประเภทต่างๆ ของการย่อขนาดโดยละเอียด

ด้วยวิธีการย่อขนาดนี้ บริษัทผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์อย่าง Intel และ AMD สามารถเพิ่มจำนวนทรานซิสเตอร์บนแผ่นซิลิคอนขนาดเท่าเดิมได้มากขึ้น นั่นเป็นเหตุผลที่ทำให้ประสิทธิภาพ ความเร็ว และจำนวนคอร์ในซีพียูเพิ่มขึ้นทุกปี

นิยามของการย่อขนาด MOSFET

การลดขนาดของทรานซิสเตอร์ MOS หมายถึงการลดพารามิเตอร์หลักของอุปกรณ์ตามเกณฑ์ที่กำหนด เพื่อปรับปรุงคุณลักษณะด้านประสิทธิภาพบางอย่าง เช่น ความเร็ว การใช้งาน การใช้พลังงาน ฯลฯ ในขณะที่ยังคงรักษาคุณลักษณะการทำงานพื้นฐานไว้

ข้อดีของการลดขนาดของ MOSFET:

• ความหนาแน่นในการบรรจุ: ความหนาแน่นในการบรรจุของอุปกรณ์ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นโดยการลดขนาด ทำให้เราสามารถบรรจุทรานซิสเตอร์ได้มากขึ้นในพื้นที่เท่าเดิมกว่าเดิม
• ขนาดชิป: เนื่องจากเราสามารถใส่ทรานซิสเตอร์ได้มากขึ้นในพื้นที่เท่าเดิม เราจึงสามารถลดพื้นที่โดยรวมของชิปได้
• ความอเนกประสงค์ของชิป: เมื่อขนาดของทรานซิสเตอร์ลดลง เราสามารถสร้างชิปอเนกประสงค์ได้โดยการลดขนาดของชิปให้เล็กลง

ประเภทของการลดขนาดใน MOSFET:

การขยายธุรกิจสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ซึ่งจะอธิบายรายละเอียดด้านล่าง

• ปรับอัตราส่วนของโรงเรียนให้คงที่ หรือปรับอัตราส่วนโดยรวม
• ปรับแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ในระดับหนึ่ง
• ปรับขนาดในแนวนอน

การขยายสนามอย่างต่อเนื่องหรือการขยายสนามเต็มรูปแบบ:

ในกรณีนี้ พารามิเตอร์ทั้งหมดของ MOSFET จะได้รับการแก้ไขตามสัดส่วน เพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้น ลองพิจารณากรณีที่ตัวประกอบการแก้ไขคือ "S" ซึ่งมีค่ามากกว่า 1 (S>1) สมมติว่าพารามิเตอร์ทั้งหมดของ MOSFET ได้รับการแก้ไขตามสัดส่วนด้วยตัวประกอบ "S" แล้ว พารามิเตอร์ทั้งหมดจะเปลี่ยนเป็นค่าใหม่

ตัวอย่างเช่น ถ้าความยาวเกตเริ่มต้นคือ “L” หลังจากปรับอัตราส่วนแล้ว จะกลายเป็น L' = L/S

ในทำนองเดียวกัน พารามิเตอร์ทั้งหมดของ MOSFET จะถูกเปลี่ยนเป็นค่าใหม่ ดังนั้นการปรับแบบนี้จึงเรียกว่าการปรับขนาดแบบเต็ม (full scaling)

การควบคุมแรงดันไฟฟ้าให้คงที่:

ในกรณีนี้ พารามิเตอร์ทางกายภาพของ MOSFET จะถูกปรับลดขนาดลง ตัวอย่างเช่น ความยาวของเกตของ MOSFET จะลดลง ทำให้เกิดปรากฏการณ์ช่องสัญญาณสั้น ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อกระแสเดรน ดังนั้นกระแส เดรน จึงแปรผกผันกับความยาวของเกต ในขณะเดียวกัน พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าจะคงที่ ตัวอย่างเช่น แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของ MOSFET จะคงที่

ภาพด้านบนแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ MOSFET หลังจากการลดขนาด

ปรับขนาดแนวนอน:

ในการลดขนาดแบบนี้ จะลดเฉพาะความกว้างของช่องเกตเท่านั้น มักเรียกกันว่าการลดขนาดเกต การลดขนาดแบบนี้ใช้เฉพาะในงานเฉพาะบางประเภทเท่านั้น ข้อเสียที่เกี่ยวข้องกับการลดขนาดแบบนี้คือ สนามไฟฟ้าแรงสูงจะไหลผ่านช่อง และทำให้เกิดผลกระทบจากช่องสั้นด้วย