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XMOS 트랜지스터의 회로응용 기술

전문가 제언: ○ 4단자 더블 게이트 MOS인 XMOS 트랜지스터는 제2의 게이트 단자에 의해 회로기술 상의 자유도를 확대할 수 있다. 본고에서는 제2 게이트를 활용한 XMOS 트랜지스터의 회로 응용 기술에 대하여 고찰하였다. 즉, 3단자 모델과 4단자 모델을 비교하고, XDXMOS의 회로기술과 저 소비전력화를 목표로 하는 Flex Power FPGA를 고찰하였다.

○ 제2 게이트의 가장 기본적인 사용방법은, 트랜지스터의 임계치를 전기적으로 제어하고, 동작속도를 결정하는 구동전류와 정적 소비전력을 결정하는 누설전류와의 트레이드-오프를 취하기 위해 제어 바이어스 전압의 입력으로 이용하는 것이다.

○ 더블 게이트 MOSFET의 게이트 1과 게이트 2간의 정전용량과 저항에 의해 미분회로가 형성되고, 그 결과로 입력신호의 변화에 따라 제2 게이트에 미분파형이 발생된다. 오버 드라이브 전압펄스에 의해 XDXMOS의 구동전류는 일반적인 4단자 모드의 구동전류보다 크다.

○ 현재 반도체소자의 주류를 이루고 있는 MOSFET의 채널길이는 Moore의 법칙에 따라 3년마다 1/2 수준으로 감소해 왔다. CMOS 트랜지스터의 게이트 길이 감소 속도를 나타내는 ITRS(International Technology Roadmap for Semiconductor)에 따르면, 1999년에 게이트 길이는 100nm 이하로 감소하여 나노기술의 시대로 접어들었다.

○ 최근에 발표된 보고는 더블게이트CMOS, GAA(Gate All Around), FinFET 등의 3차원 채널을 도입함으로써 트랜지스터의 구동전류를 2배 이상 증가시킬 수 있음을 제안하고 있다. CMOS 트랜지스터는 그 동안 반도체 분야의 핵심소자로 정보통신 기술발전의 원동력이 되어왔으며 이러한 추세는 나노 CMOS에서도 지속될 것으로 전망된다.

저자: Hanpei KOIKE
자료유형: 학술정보