MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
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■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a620.11
■1001  ▼aCarlo  Gilardi.
■24510▼aDesign  Technology  Co-optimization  of  Energy-Efficient  Digital  Logic  Using  Carbon  Nanotubes
■260    ▼a[Sl]▼bStanford  University▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a136  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-11,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Subhasish  Mitra.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Stanford  University,  2024.
■520    ▼aCarbon  Nanotube  field-effect  transistors  (FETs)  are  promising  candidates  for  high-speed  and  low-  energy  digital  logic,  Carbon  Nanotube  FETs  have  been  integrated  within  multiple  industrial  fabrication  facilities  at  mature  technology  nodes  (e.g.,  90/130nm  on  200mm  silicon  wafers).  However,  understanding  Carbon  Nanotube  FET  energy  and  delay  benefits  at  extremely  scaled  nodes  (e.g.,  beyond  2nm)  is  difficult  due  to  several  reasons:1.  Carbon  Nanotube  FETs  have  distinct  characteristics  material  properties  and  fabrication  techniques  versus  silicon  FETs,  that  directly  impact  digital  logic  energy  and  delay.2.  Carbon  Nanotube  FET  energy  efficiency  analysis  must  include  Carbon  Nanotube  FET  mini-  mum  leakage  current.3.  Carbon  Nanotube  FET  digital  logic  energy  and  delay  exhibit  numerous  trade-offs,  far  beyond  those  for  silicon  FETs.I  address  these  challenges  through  new  physics-based  models  using  physically  meaningful  parameters,  new  Carbon  Nanotube  FET  doping  and  layout  design  techniques,  and  extensive  Design  Technology  Co-Optimization.To  illustrate  new  physics-based  models,  I  present  the  extended  scale  length  theory.  It  captures  the  differences  between  Carbon  Nanotube  FET  and  silicon  FET  electrostatics  that  are  crucial  for  energy  and  delay  estimation.  The  extended  scale  length  theory  is  also  used  as  a  mathematical  framework  for  the  development  of  a  leakage  model  that  includes  the  leakage  mechanisms  relevant  for  Carbon  Nanotube  FETs  at  extremely  scaled  nodes  (e.g.,  inelastic  band-to-band  tunneling).  The  leakage  model  is  used  to  quantify  Carbon  Nanotube  FET  minimum  leakage  current  within  3x  vs.  experimentally  calibrated  Non-Equilibrium  Green's  Function  (NEGF)  solvers.  In  contrast,  prior  models  that  do  not  include  all  the  relevant  leakage  mechanisms  can  underestimate  Carbon  Nanotube  FET  minimum  leakage  current  by  a  factor  of  105.Understanding  Carbon  Nanotube  FET  digital  logic  energy  and  delay  trade-offs  requires  extensive  Design  Technology  Co-Optimization  simulations  across  many  design  and  technology  parameters.  My  new  physics-based  models  enable  fast  Design  Technology  Co-Optimization:  over  350,000  simulations  in  a  few  days  vs.  several  months  using  existing  Technology  CAD  simulators.  Such  extensive  Design  Technology  Co-Optimization  helps  derive  Carbon  Nanotube  FET  design  and  technology  parameters  with  up  to  7x  projected  Energy-Delay  Product  (EDP)  benefits  vs.  silicon  FETs  at  the  2nm  technology  node.  These  Design  Technology  Co-Optimization  simulations  also  include  a  new  Carbon  Nanotube  FET  extension  doping  technique  based  on  the  concept  of  a  barrier  booster.A  new  logic  layout  technique  called  Omni  3D  exploits  Carbon  Nanotube  FET  low-temperature  fabrication  to  further  enable  up  to  1.9x  additional  projected  EDP  benefits.  Several  of  my  thesis  contributions  extend  beyond  Carbon  Nanotube  FETs,  e.g.,  to  FETs  based  on  two-dimensional  materials.
■590    ▼aSchool  code:  0212.
■650  4▼aMaterials  science
■650  4▼aEnergy
■650  4▼aElectrical  engineering
■653    ▼aCarbon  Nanotube  field-effect  transistors
■653    ▼aFabrication  techniques
■690    ▼a0544
■690    ▼a0794
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■71020▼aStanford  University.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-11B.
■790    ▼a0212
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17161493▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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