MOS-Kapazität und Leistung

Die allgemeine Formel zur Berechnung der Kapazität lautet:

$C=\dfrac{\epsilon \times A }{D}$

Wo Aist die Fläche der Platten des Kondensators und Dist der Abstand zwischen den einzelnen Platten. In Begriffen, die zum Entwerfen eines Transistors verwendet werden, würden wir die folgenden Ersetzungen vornehmen:

$C = \dfrac{\epsilon \times W \times L}{t_{ox}}$

Wo Wund Lsind die Breite und Länge des Transistors und tox ist die Oxiddicke (Abstand zwischen Kondensatorplatten). Wenn wir alle drei um den Faktor skalieren würden n, würden wir Folgendes sehen:

$C_{new} = \dfrac{\epsilon \times 0.7W \times 0.7L}{0.7t_{ox}} = 0.7\dfrac{\epsilon \times W \times L}{t_{ox}}$

$C_{new}=0.7 \times C_{old}$

Diese Skalierung ändert am Ende nicht den Kanalwiderstand, da sowohl die Breite als auch die Länge skaliert werden. Wenn wir den MOSFET-Drain-Stromausdruck untersuchen, können wir sehen, dass der Strom (und effektiv der Kanalwiderstand) nicht durch gleichzeitiges Skalieren von Breite und Länge beeinflusst wird.

$i_{D}=0.5\dfrac{W}{L}k_{n}^{(V_{GS}-V_{th})^2}$

Infolgedessen verringert die Skalierung die Gesamtkapazität der Schaltung, während eine äquivalente Treiberstärke beibehalten wird. Beachten Sie den (used to)Wikipedia-Artikel - da die Strukturgrößen auf etwa 90 nm geschrumpft sind, ist diese Beziehung zur Oxiddicke komplizierter geworden.