6.14 고주파 성능

6.14.0 고주파 성능

 > MOSFET의 고주파 성능은 RC 시상수에 의해 제한된다. (RC Delay)

 

 > C는 Gate의 Capacitance이며 CoxWLg이다. 

 

 > 고주파에선 C의 임피던스인 1/2πfC의 f가 커지므로 임피던스가 작아지면서 전류는 증가한다. 

 

 > Gate 신호 전압은 Rin에서 전압 강하되어 출력 전류가 감소한다. 

 

 > 특정 주파수에서 전류 이득이 1이되는데 이 주파수를 컷오프 주파수(Cutoff Frequency) f_T라고 한다. 

 

 > f_T를 줄이기 위해 On Chip Inductor를 만들어서 해당 주파수를 상쇄한다. 

 

 > 상쇄해도 Rin에 의한 전압 강하는 존재하면 주파수가 더 올라가면 전력 이득은 1로 떨어진다.

 

 > 이 주파수를 최대 발진 주파수(Maximum oscillation frequency) f_max라고 한다. 

 

 > Rin 은 두가지 성분으로 나눠지며 Gate의 전극 저항 Rg-electrode와 Gate 진로에 있는 저항 Rii이다. 

 

 > Rg-electrode를 줄이기 위해선 Multi figner Layout을 사용하면 된다. 

 

 > MOSFET을 여러개 병렬로 만든 구조이다. 

 

 > 이렇게 되면 Finger 저항이 MOSFET 개수만큼 줄고 Gate 저항을 개수 제곱배만큼 줄일 수 있다. 

 

 > Rii는 Gate Capacitor 전류가 MOSFT Channel Rch를 통해 흘러 Source를 지나 게이트로 흘러가는 전류 진로에 있는 모든 저항이다. 

 

 > MOSFET Size Shrink가 계속 되고 있으며 Gate 감소에 의해 Ids 증가, Vdsat 감소된다. 

 

 > Lg가 줄어들면서 Ox 두께도 같이 줄어들기 때문에 CoxWLg는 약간 줄어든다.  

 

 > MOSFET Size가 작아질수록 f는 선형적으로 향상된다. 

 

 > 45nm 노드에서 f_T와 f_max는 약 200GHz이다. 

 

그림 6.23 (a) The input resistance together with the input capacitance sets the highfrequency limit. (b) One component of Rin is the gate-electrode resistance. (c) The multifinger layout dramatically reduces the gate-electrode resistance. (d) The more fundamental and important component of Rin is the channel resistance, which is also in series with the gate capacitor.

 

Reference 

-. Chenming Calvin Hu, Modern Semiconductor Devices for Integrated Circuits, PEARSON(2013)