trudyniisiТруды НИИСИSRISA Proceedings2225-73493033-6422НИЦ «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ» - НИИСИtrudyniisi-95Research ArticleМИКРО- И НАНОЭЛЕКТРОНИКАMICRO- AND NANOELECTRONICSПрименение функции Ламберта для моделирования ВАХ GAA нанотранзисторовApplication of Lambert Function to Modeling the BAX GAA NanotransistorsМасальскийН. В.MasalskyN.

Москва

volkov@niisi.rasНИЦ «Курчатовский институт» – НИИСИРоссия2024091220251444146Copyright © Масальский Н.В., 20252025Масальский Н.В.Masalsky N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.t-niisi.ru/jour/article/view/95

Исследуется возможность применения специальной функции Ламберта для моделирования ВАХ кремниевых полевых транзисторов. Разработана аналитическая модель кремниевого полевого GAA нанотранзистора с цилиндрической геометрией рабочей области. При этом в модели транзистора, сформулированной в рамках зарядового разделения, интегральное выражение для тока транзистора заменено аналитическим с использованием функции Ламберта. Результаты расчетов ВАХ сопоставляются с результатами моделирования полученными при помощи широко используемой среды программно- технологического моделирования. Финальная формулировка модели характеризуется следующими преимуществами: она является аналитической, адекватной и компактной. Достигается высокая точность при минимальных вычислительных затратах. Это позволяет использовать рассмотренный подход в инструментах проектирования и поиске начального приближения для трех мерного приборно-технологического моделирования.

The possibility of using a special Lambert function to simulate the volt-ampere characteristics of silicon field-effect transistors is investigated. An analytical model of a silicon field-effect GAA nanotransistor with a cylindrical geometry of the working area has been developed. At the same time, in the transistor model formulated within the framework of charge separation, the integral expression for the transistor current is replaced by an analytical one using the Lambert function. The calculation results are compared with the simulation results obtained using a widely used software and technology modeling environment. The final formulation of the model is characterized by the following advantages: it is analytical, adequate and compact. High accuracy is achieved with minimal computational cost. This makes it possible to use the considered approach in design tools and the search for an initial approximation for three-dimensional applied technological modeling.

кремниевый нанотранзистор с полностью охватывающим затворомфункция Ламбертааналитическая модельвольт-амперные характеристикимоделированиеsilicon nanotransistor with fully enveloping gateLambert functionanalytical modelI-V datasimulationПубликация выполнена в рамках НИР ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН по теме № FNEF-2024-0003 "Методы разработки аппаратно-программных платформ на основе защищенных и устойчивых к сбоям систем на кристалле и сопроцессоров искусственного интеллекта и обработки сигналов".ReferencesГ.Я. Красников, Е.С. Горнев, И.В. Матюшкин. Общая теория технологий и микроэлектроника, Техносфера, М, 2020.Г.Я. Красников, Е.С. Горнев, И.В. Матюшкин. Общая теория технологий и микроэлектроника, Техносфера, М, 2020.More Moore. International Roadmap for Devices and Systems. IRDS, Piscataway, NJ, USA, 2021.More Moore. International Roadmap for Devices and Systems. IRDS, Piscataway, NJ, USA, 2021.Г.Я. Красников. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОП транзисторов. Акционерное общество «Рекламно-издательский центр ТЕХНОСФЕРА», 2011.Г.Я. Красников. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОП транзисторов. Акционерное общество «Рекламно-издательский центр ТЕХНОСФЕРА», 2011.N Sano, K. Yoshida, G. Park. Fundamental aspect of semiconductor device modeling associated with discrete impurities: drift-diffusion scheme. “IEEE Trans. Electron Devices”, (2020), vol. 67, 3323-3328.N Sano, K. Yoshida, G. Park. Fundamental aspect of semiconductor device modeling associated with discrete impurities: drift-diffusion scheme. “IEEE Trans. Electron Devices”, (2020), vol. 67, 3323-3328.Н.В. Масальский. Моделирование ВАХ ультратонких КНИ КМОП нанотранзисторов с полностью охватывающим затвором. “Микроэлектроника”, (2021), т. 50, 436-444.Н.В. Масальский. Моделирование ВАХ ультратонких КНИ КМОП нанотранзисторов с полностью охватывающим затвором. “Микроэлектроника”, (2021), т. 50, 436-444.R.M. Corless, G.H. Gonnet, D.E.G. Hare, D.J. Jeffrey, D.Е. Knuth. On the Lambert W function. «Advances in computational mathematics», (1996), v. 5, 329-359.R.M. Corless, G.H. Gonnet, D.E.G. Hare, D.J. Jeffrey, D.Е. Knuth. On the Lambert W function. «Advances in computational mathematics», (1996), v. 5, 329-359.J.-P. Colinge, FinFETs and Other. Verlag, New York, NY, USA, 2008.J.-P. Colinge, FinFETs and Other. Verlag, New York, NY, USA, 2008.G. Tomar, А. Barwari. Fundamental of electronic devices and circuits. Springer, 2019.G. Tomar, А. Barwari. Fundamental of electronic devices and circuits. Springer, 2019.. M. Lundstrom, J. Guo. Nanoscale Transistors: Device Physics, Modeling and Simulation. Springer: New York, 2006.. M. Lundstrom, J. Guo. Nanoscale Transistors: Device Physics, Modeling and Simulation. Springer: New York, 2006.B. D. Gaynor, S. Hassoun. Fin shape impact on FinFET leakage with application to multithreshold and ultralow-leakage FinFET design. “IEEE Trans. Electron Devices”, (2014), vol. 61, 2738–2744.B. D. Gaynor, S. Hassoun. Fin shape impact on FinFET leakage with application to multithreshold and ultralow-leakage FinFET design. “IEEE Trans. Electron Devices”, (2014), vol. 61, 2738–2744.К.К Абгарян, Д.Л. Ревизников, А.А. Журавлёв, А.Ю. Морозов, Е.С. Гаврилов. Многомасштабное моделирование нейроморфных систем. М.: Изд-во МАКС Пресс, 2022.К.К Абгарян, Д.Л. Ревизников, А.А. Журавлёв, А.Ю. Морозов, Е.С. Гаврилов. Многомасштабное моделирование нейроморфных систем. М.: Изд-во МАКС Пресс, 2022.Ю. Люк. Специальные математические функции и их аппроксимации. М.: Мир, 1980.Ю. Люк. Специальные математические функции и их аппроксимации. М.: Мир, 1980.M. V. Fischetti, W. G. Vandenberghe. Advanced Physics of Electron Transport in Semiconductors and Nanostructures, New York, U.S.A.: Springer, 2016.M. V. Fischetti, W. G. Vandenberghe. Advanced Physics of Electron Transport in Semiconductors and Nanostructures, New York, U.S.A.: Springer, 2016.S. Winitzki. Uniform Approximations for Transcendental Functions. Berlin, Germany: Springer-Verlag, 2003.S. Winitzki. Uniform Approximations for Transcendental Functions. Berlin, Germany: Springer-Verlag, 2003.F. Lime, R. Ritzenthaler, M. Ricoma, F. Martinez, F. Pascal, E. Miranda, O. Faynot, B. Iñiguez. A physical compact DC drain current model for long-channel undoped ultra-thin body (UTB) SOI and asymmetric double-gate (DG) MOSFETs with independent gate operation, “Solid-State Electron.”, (2011), vol. 57, no. 1, 61–66.F. Lime, R. Ritzenthaler, M. Ricoma, F. Martinez, F. Pascal, E. Miranda, O. Faynot, B. Iñiguez. A physical compact DC drain current model for long-channel undoped ultra-thin body (UTB) SOI and asymmetric double-gate (DG) MOSFETs with independent gate operation, “Solid-State Electron.”, (2011), vol. 57, no. 1, 61–66.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.