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전자공학회 논문지 (Journal of The Institute of Electronics and Information Engineers)

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한글제목(Korean Title) LNA 설계를 통한 FinFET의 RC 기생 압축 모델 정확도 검증
영문제목(English Title) Accuracy Evaluation of the FinFET RC Compact Parasitic Models through LNA Design
저자(Author) 정승익   김소영   SeungIk Jeong   SoYoung Kim  
원문수록처(Citation) VOL 53 NO. 11 PP. 0025 ~ 0031 (2016. 11)
한글내용
(Korean Abstract)
FinFET의 기생 커패시턴스와 기생저항은 회로의 고주파 성능을 결정하는 매우 중요한 요소이다. 선행 연구에서 BSIM-CMG에 구현된 FinFET의 기생 커패시턴스와 저항 모델보다 더 정확한 압축 모델을 개발하였다. 모델의 정확도를 검증하고, FinFET으로 구현 가능한 RF 회로의 성능을 정확하게 예측하기 위해 S21 10dB 이상 중심 주파수 60GHz 이상을 갖는 Low Noise Amplifier (LNA) 에 설계하였다. 22 nm FinFET 소자의 압축모델에 기반한 HSPICE를 사용하여 예측한 회로 성능의 정확도를 검증하기 위해 3D TCAD simulator인 Sentaurus의 mixed-mode 기능을 사용하여 LNA를 시뮬레이션 하였다. TCAD 시뮬레이션 결과를 정확도 측정의 기준으로 삼아 10GHz~100GHz 대역에서 제안한 모델과 Sentaurus의 S21을 비교한 결과 87.5%의 정확도를 달성하였다. 이는 기존의 BSIM-CMG의 기생성분으로 예측한 정확도가 56.5%도임에 비해 31% 향상된 정확도를 보여준다. 이를 통해 FinFET의 기생 성분 모델의 정확도를 RF 영역에서 확인하였고, 정확한 기생 저항과 커패시턴스 모델이 LNA 성능을 정확하게 예측하는데 중요한 것임을 확인하였다.
영문내용
(English Abstract)
Parasitic capacitance and resistance of FinFET transistors are the important components that determine the frequency performance of the circuit. Therefore, the researchers in our group developed more accurate parasitic capacitance and resistance for FinFETs than BSIM-CMG. To verify the RF performance, proposed model was applied to design an LNA that has S21 more than 10dB and center frequency more than 60GHz using HSPICE. To verify the accuracy of the proposed model, mixed-mode capability of 3D TCAD simulator Sentaurus was used. S21 of LNA was chosen as a reference to estimate the error. S21 of proposed model showed 87.5% accuracy compared to that of Sentaurus in 10GHz~ 100GHz frequency range. The S21 accuracy of BSIM-CMG model was 56.5%, so by using the proposed model, the accuracy of the circuit simulator improved by 31%. This results validates the accuracy of the proposed model in RF domain and show that the accuracies of the parasitic capacitance and resistance are critical in accurately predicting the LNA performance.
키워드(Keyword) FinFET   Parasitic capacitance   Parasitic resistance   TCAD  
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