Estimation of delay variations due to random-dopant fluctuations in nanoscale CMOS circuits

MAHMOODI, Hamid ; MUKHOPADHYAY, Saibal ; et al.

In: IEEE 2004 Custom Integrated Circuits Conference (CICC 2004)IEEE journal of solid-state circuits 40(9):1787-1796; Jg. 40 (2005) 9, S. 1787-1796

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In nanoscale CMOS circuits the random dopant fluctuations (RDF) cause significant threshold voltage (Vt) variations in transistors. In this paper, we propose a semi-analytical estimation methodology to predict the delay distribution [Mean and Standard Deviation (STD)] of logic circuits considering Vt variation in transistors. The proposed method is fast and can be used to predict delay distribution in nanoscale CMOS technologies both at the circuit and the device design phase. The method is applied to predict the delay distributions in different logic gates and flip-flops and is verified with detail Monte Carlo simulations. It is observed that a 30% spread (STD/Mean) in Vt variation results in 5% spread in the delay of logic gates (inverter, NAND, etc.). The effect of Vt variation due to RDF is more significant in the setup time (STD/Mean = 11%) and clock-to-output delay (STD/Mean = 5% to 25%) of flip-flops.

Titel:	Estimation of delay variations due to random-dopant fluctuations in nanoscale CMOS circuits
Autor/in / Beteiligte Person:	MAHMOODI, Hamid ; MUKHOPADHYAY, Saibal ; ROY, Kaushik
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Quelle:	IEEE 2004 Custom Integrated Circuits Conference (CICC 2004)IEEE journal of solid-state circuits 40(9):1787-1796; Jg. 40 (2005) 9, S. 1787-1796
Veröffentlichung:	New York, NY: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2005
Medientyp:	Konferenz
Umfang:	print, 15 ref
ISSN:	0018-9200 (print)
Schlagwort:	Electronics Electronique Sciences exactes et technologie Exact sciences and technology Sciences appliquees Applied sciences Appareillage électronique et fabrication. Composants passifs, circuits imprimés, connectique Electronic equipment and fabrication. Passive components, printed wiring boards, connectics Electronique des semiconducteurs. Microélectronique. Optoélectronique. Dispositifs à l'état solide Semiconductor electronics. Microelectronics. Optoelectronics. Solid state devices Transistors Circuits intégrés Integrated circuits Conception. Technologies. Analyse fonctionnement. Essais Design. Technologies. Operation analysis. Testing Circuits électriques, optiques et optoélectroniques Electric, optical and optoelectronic circuits Propriétés des circuits Circuit properties Circuits électroniques Electronic circuits Circuits numériques Digital circuits Bistable Biestable Circuit NON ET NAND circuit Circuito NOY Circuit intégré CMOS CMOS integrated circuits Circuit logique Logic circuit Circuito lógico Ecart type Standard deviation Desviación típica Horloge Clock Reloj Modélisation Modeling Modelización Méthode Monte Carlo Monte Carlo method Método Monte Carlo Méthode statistique Statistical method Método estadístico Onduleur Inverter Ondulador Porte logique Logic gate Puerta lógica Seuil tension Voltage threshold Umbral tensión Simulation numérique Numerical simulation Simulación numérica Technologie MOS complémentaire Complementary MOS technology Tecnología MOS complementario Temps retard Delay time Tiempo retardo Transistor CMOS circuits delay variations logic gates process variations random dopant fluctuations statistical modeling threshold voltage
Sonstiges:	Nachgewiesen in: PASCAL Archive Sprachen: English Original Material: INIST-CNRS Document Type: Conference Paper File Description: text Language: English Author Affiliations: Department of Electrical and Computer Engineer ing, Purdue University, West Lafayette, IN 47907, United States Rights: Copyright 2005 INIST-CNRS ; CC BY 4.0 ; Sauf mention contraire ci-dessus, le contenu de cette notice bibliographique peut être utilisé dans le cadre d’une licence CC BY 4.0 Inist-CNRS / Unless otherwise stated above, the content of this bibliographic record may be used under a CC BY 4.0 licence by Inist-CNRS / A menos que se haya señalado antes, el contenido de este registro bibliográfico puede ser utilizado al amparo de una licencia CC BY 4.0 Inist-CNRS Notes: Electronics

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