Bias dependence in statistical random telegraph noise analysis based on nanoscale CMOS ring oscillators.

Ramazanoglu, S ; Michalowska-Forsyth, A ; et al.

In: Elektrotechnik und Informationstechnik : E & I, Jg. 141 (2024), Heft 1, S. 37-46

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Random Telegraph Noise (RTN) is one of the major reliability concerns in nanoscale complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) technologies. In this paper, we discuss the characterization of RTN in 40 nm CMOS technology using Ring Oscillators (ROSCs). We used different types of ROSCs to study the temporal and spectral characteristics of the RTN. We conducted measurements on one of the arrays with 128 identical ROSC cells. These results enabled statistical characterization of the RTN amplitude strength and its frequency characteristics in different supply voltage variations from 0.5 V to 0.7 V. At power supply of 0.65 V, dominant and observable RTN amplitude above 0.37% Δ f / f mean is found in 60% of cells in the array. Further, the capture and emission time constant τ e / / c can be extracted from the measurements, the values observed ranging from 0.2  μ s to 10 ms.

Titel:	Bias dependence in statistical random telegraph noise analysis based on nanoscale CMOS ring oscillators.
Autor/in / Beteiligte Person:	Ramazanoglu, S ; Michalowska-Forsyth, A ; Deutschmann, B
Link:	View record at Springer (Volltext)
Zeitschrift:	Elektrotechnik und Informationstechnik : E & I, Jg. 141 (2024), Heft 1, S. 37-46
Veröffentlichung:	Wien ; New York : Springer-Verlag, [1997]-, 2024
Medientyp:	academicJournal
ISSN:	1613-7620 (electronic)
DOI:	10.1007/s00502-023-01197-3
Sonstiges:	Nachgewiesen in: MEDLINE Sprachen: English Publication Type: Journal Article Language: English [Elektrotech Informationstechnik] 2024; Vol. 141 (1), pp. 37-46. <i>Date of Electronic Publication: </i>2023 Dec 21. References: Micromachines (Basel). 2019 Apr 30;10(5):. (PMID: 31052223) Contributed Indexing: Keywords: Jitter; Oxide trap; RTN; Random telegraph noise; Ring oscillator ; Local Abstract: [Publisher, German] Das zufällige Telegrafenrauschen (RTN) stellt die Zuverlässigkeit von komplementären Metall-Oxid-Halbleiter-Technologien (CMOS) vor große Herausforderungen. In diesem Beitrag diskutieren wir die Charakterisierung von RTN in 40 nm CMOS-Technologie unter Verwendung von Ringoszillatoren (ROSCs). Verschiedene Arten von ROSCs wurden verwendet, um die zeitlichen und spektralen Eigenschaften des RTN anhand eines Arrays mit 128 identischen ROSC-Zellen zu untersuchen. Diese Ergebnisse ermöglichten die statistische Charakterisierung der RTN-Amplitude und ihrer Frequenzcharakteristiken bei Versorgungsspannungsvariationen von 0,5 V bis 0,7 V. Bei einer Versorgungsspannung von 0,65 V wird in 60 % der Zellen des Arrays eine dominante und beobachtbare RTN-Amplitude über 0,37 % Δ f / f mean gefunden. Darüber hinaus kann die Einfang- und Emissionszeitkonstante τ e / / c aus den Messungen extrahiert werden, wobei die beobachteten Werte zwischen 0,2  μ s und 10 ms liegen. Entry Date(s): Date Created: 20240311 Latest Revision: 20240312 Update Code: 20240312 PubMed Central ID: PMC10917858

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