examen Parcial 3 diseño microelectronico PDF

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tercer examen parcial del año 2019 corregido por el profesor...

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Diseño Microelectrónico Ingeniería Electrónica de Telecomunicaciones 10-12-2019  Nombre:

___________________________

Puntuacion:

___/10

Eltiempopararealizarestapruebaesde1h  1) (2 Puntos) Implementa la función siguiente usando el minimo numero de transistores. La salida de tu implementacion debe tener todo el rango, de GND a VDD. Sin embargo, no ha de ser necesariamente rapida.Puedesusarliteralescomoentradas(lasentradasnegadasononegadasdirectamente). 𝑓󰇛𝑎, 𝑏, 𝑐󰇜  𝑎𝑏  𝑎𝑏𝑐  2) (3Puntos)UndiseñadortienequeimplementarunaNAND6.Tienedisponibleunalibreríaconteniendolas celdasdelatabladeabajojuntoconsuspropiedadesentérminosdelacapacidad.Elcircuitohadeoperar a3Vyconunafrecuenciade20MHz.Asumequelasentradastienenunaprobabilidadigualdeestara0o a1.Tutrabajoescalcularelconsumodinámicoparadiferentesconfiguraciones.Ignoralapotenciadisipada porlasseñalesdeentrada.   

 Cin Cout

INV 48fF 85fF

NOR2 48fF 101fF

NOR3 48fF 117fF

NAND2 48fF 105fF

NAND3 48fF 132fF

NAND6 48fF 200fF

 a. DeterminaelconsumopromediodeunaimplementaciónusandounaNAND6yunINV. b. ImplementalamismafunciónusandopredominantementeNAND3(lasquenecesitesmásunao máspuertas).DibujaelesquemáticodelcircuitoyhallaelconsumoparaTODOelcircuito.  3) (3puntos)Contestacomomuchoendoslíneasalassiguientespreguntas: a. ComparalasventajasdeRIEyelataquequímico b. Explicalasventajasdeusarundieléctricodealtapermitividad c. Indicacomohancambiadoestosparámetrosconlareduccióndedimensiones:frecuenciade reloj,consumodinámico,proporcióndeconsumodinámicorespectoalconsumototal,grosorde oxido. d. IndicaunusoimportantedelCMPduranteelprocesodefabricación e. ExplicaporquéesposibleproducirunchipdeunbillóndetransistoresenCMOS,peroes imposiblehacerloenotrastecnologíascomoBipolar. f. Listaenordenlasetapasdediseñoanalógico 



Diseño Microelectrónico Ingeniería Electrónica de Telecomunicaciones 10-12-2019 1)𝑓󰇛𝑎, 𝑏, 𝑐󰇜  𝑎𝑏  𝑎𝑏𝑐  𝑐𝑎𝑏  𝑎𝑏1  𝑐0 𝑎𝑏  𝑎𝑏 esdirecto 2)Vdd=3V,f=20MHz,P1=0.5(Pprobabilidaddeser1), α=P0 1=P0∙P1,C=consumo==αfC LVdd 2 a)NAND6+INV P 0,NAND6=1/64,P 1,NAND6 =63/64,α NAND6=P01=P0∙P1=63/4096 P 1,INV=1‐P1,NAND6=1‐63/64=1/64,P 0,INV=63/64,α INV=P01=63/4096 C=CNAND6+C INV=(63/4096*20MHz*(200fF+48fF)*3*3)+(63/4096*20MHz*85 =686,6nW+235,3nW=921,9nW             b)𝑓󰇛𝑎, 𝑏, 𝑐, 𝑑, 𝑒, 𝑓󰇜  𝑎𝑏𝑐𝑑𝑒𝑓   𝑎𝑏𝑐𝑑𝑒𝑓 𝑎𝑏𝑐 𝑑𝑒𝑓 P 0,NAND3=1/8,P 1,NAND3=7/8,αNAND3=P01 =P0∙P1=7/64    𝑃 ,  1/8∙1/8=1/64,P1,NOR2=63/64,α NOR2=P01=63/ P 0,NOR2=𝑃 , C=CNAND3+C NAND3+CNOR2=(7/64*20MHz*(132fF+48fF)*3*3)*2+(63/4096*20MHz*117fF*3*3=3543,7nW*2+323,9nW=7.4uW 

3) a) b) c) d) e) f) 

plasmaetchingesdireccional,anisotrópico,wetetchingpuederealizarseenbatchmode(muchasobleasalavez) Usandodielectricodehigh‐kseincrementalastransconductancia.I~Cox,yCox=Eox/tox.CambiandoeldielectricoconmayorEox tenemosmascorriente. frecuenciaderelojsube,consumodinámicobaja,proporcióndeconsumodinámicorespectoalconsumototalbaja,grosorde oxidobaja,exceptoparahigh‐k. Planarizaciónentrefabricacióndelascapasdemetal ElconsumoenCMOSesmuchomenorqueenbipolar,especialmenteelconsumoestático.Undiseodeunbillondetransistores producemuchomenoscalor.Conbipolar,elcalordestruiríaelchip. Esquematico,simulaciónspice,layout,drc,lvs,extracción,back‐annotation,simulacionpostlayout 

Diseño Microelectrónico Ingeniería Electrónica de Telecomunicaciones 10-12-2019 1) (2 Puntos) Lista todos los pasos necesarios para crear un transistor NMOS y dibuja una sección transversal del NMOS, etiquetando cada capa/característicaconunnúmero queindicaen que ordenhasidofabricada.Nota:noexcluyáislospasosde litografía.  1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) 15) 16) 17) 18) 

Creceroxidodecampo(thickoxide) Depositarfotoresina Cubrirconunamáscaraqueexponelaszonasdondeseharánlostransistoresyloscontactosalsustrato ExponerconUV Quitarlafotoresinanosensibilizadadisolviendo Atacarlasuperficieparaeliminarelóxidonocubiertodefotoresina Quitarlafotoresina Cubrirlasuperficieconoxidodepuerta Cubrirlasuperficieconpolisilicio Repetir2‐7:Usarfotoresinaparaestamparelóxidodepuertayelpolisilicio,eliminándolosdetodalasuperficieexceptodonde vanairlasgatesyloscontactosasustrato Depositaroxidodecampoyrepetir2‐7,usandolafotoresinaparaestamparlazonadeimplantacióndelcontactodesustrato ImplantaciónP+(contactodesustrato) Depositaroxidodecampoyrepetir2‐7,usandolafotoresinaparaestamparlazonadeimplantacióndelasdifusiones Implantarn+(difusionesdelMOS) Depositaroxidodecampoyrepetir2‐7,usandolafotoresinaparaestamparlazonadecreacióndeloscontactosadifusiones. Depositaroxidodecampoyrepetir2‐7,usandolafotoresinaparahacerlazonapordondeiraelmetal1 DepósitodeM1 Continuarlametalizaciónypasivar....