Mehrfinger gegen Einfinger-Layout (MOSFET-Transistor)

Bitte geben Sie eine Zusammenfassung der Vor- und Nachteile eines Transistorlayouts mit mehreren Fingern (MF) gegenüber einem einzelnen Finger .

Wenn Sie einen MOSFET mit einer bestimmten Breite und Länge in einem EDA-Werkzeug auslegen, haben Sie zwei Möglichkeiten hinsichtlich der Form des Gates :

1) Einzelstreifen (klassischer Fall) (ein Finger);
2) Mehrere Streifen (mehrere Finger).

Hypothesen (basierend auf verschiedenen Internetforen):

1) MF bieten mehr Flexibilität bei der Layoutplanung für Transistoren mit hohem W / L oder L / W. Mit anderen Worten, ermöglicht es, ein Layout quadratischer zu gestalten.

2) MF ermöglichen bei Bedarf eine bessere Anpassung der Transistoren. Zum Beispiel, wenn Common-Centroid-Techniken verwendet werden.

3) Das MF-Layout reduziert den Gate-Widerstand (für Wechselstrom). Wenn ja, können Sie erklären, warum?

4) MF reduzieren die Stromdichte im Gate, wenn dies technologische Einschränkungen aufweist.

Kann jemand mit Wissen die beiden Ansätze vergleichen?

Abbildung 1: Ein Finger.

Abbildung 2: Zwei Finger. Zwei Transistoren parallel (Breiten werden summiert).

Abbildung 3: Zwei Finger. Zwei Transistoren in Reihe (Längen werden summiert).

Lange Transistoren werden aus verschiedenen Gründen in kleinere aufgeteilt. Ein Grund könnte sein, sie besser in das Gesamtlayout eines Blocks einzufügen oder einfach ein besseres Seitenverhältnis zu haben. Ein weiterer Grund besteht darin, den Gate-Widerstand des Geräts zu verringern. Das Problem ist, dass die Gate-Kanal-Kapazität mit dem Gate-Widerstand einen Tiefpass bildet und die Schaltgeschwindigkeit verringert wird. Zusätzlich wird die Drainagefläche reduziert, da sich zwei Finger einen gemeinsamen Drain teilen und daher auch Parasiten reduziert werden.

Update: Das Aufteilen eines Transistors mit etwas W / L in einen Transistor mit mehreren Fingern erfolgt so, dass die Breite (W) gleich bleibt und die Länge des Fingers L / k beträgt, wobei k die Gesamtzahl der Finger ist. Die effektive Länge und Breite bleiben gleich, aber die Tore sind jetzt parallel und daher wird der Widerstand verringert. Außerdem werden Tore häufig an beiden Enden kontaktiert, um den effektiven Widerstand zu verringern.

Das Aufteilen von Transistoren kann entweder durch Verwendung mehrerer Transistoren mit einem einzigen Gate oder durch Transistoren mit mehreren Gatefingern erfolgen.

Transistoren mit mehreren Fingern haben den Nachteil, dass die Stromrichtung für zwei benachbarte Finger unterschiedlich ist. Wenn sich die Quelle für den ersten Finger links befindet, befindet sich die Quelle für den nächsten Finger rechts. Die Eigenschaften des Transistors können sich je nach Stromrichtung ändern. Daher ist besondere Vorsicht geboten, wenn versucht wird, eine gute Übereinstimmung zu erzielen.

Die Verwendung mehrerer Finger zum Erhalten skalierter Stromquellen, beispielsweise in einem Stromspiegel, wird aufgrund geringfügig unterschiedlicher Eigenschaften auch als schlechter angesehen als mehrere Einzelgattertransistoren.

Ein analoger Designer muss daher entscheiden, welche Option für ein bestimmtes Problem am besten geeignet ist.