Introdução ao projeto de circuitos integrados digitais de alta velocidade com transistores HEMT.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 1993
Autor(a) principal: Reina Muñoz, Rodrigo
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Circuitos integrados digitais
Digital integrated circuits
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-08012025-163311/
Resumo: Devido a ausência na literatura de princípios de projeto de circuitos integrados digitais com transistores HEMT, apresentam-se as bases para tal fim. Descreve-se o principio de operação, estruturas e processos de fabricação, desenvolvimento de equações do dispositivo, e as famílias lógicas utilizadas. Foram obtidas expressões para caracterização estática. Apesar de que analisamos o desempenho com várias estruturas, foi necessário trabalhar com a estrutura clássica, pois não se tinham parâmetros para realizar a simulação com outras estruturas. Para avaliar o desempenho, empregou-se um oscilador em anel. O tempo de atraso determinado foi de 15 picosegundos, com dissipação de 4.3 milivatios (as dimensões dos transistores foram de uma e dez microns para o comprimento e largura respectivamente). Um somador foi simulado utilizando o programa AIM-SPICE. O tempo de soma foi de 67 picosegundos, com dissipação de 1.2 milivatios. Comparando com resultados reportados nas diferentes tecnologias, este tempo é o mais baixo. Para obter menor dissipação de potência, aplicamos a lógica TDFL com transistor HEMT. Apresentam-se, pela primeira vez, os fundamentos desta lógica com transistor HEMT. Devido a dificuldade na operação do inversorHEMT-TDFL, foi empregada uma técnica para contornar problemas de injeção de carga, obtendo operação correta do inversor HEMT-TDFL, em 500 mega-hertz.
id USP_05b9796401961e1f01c760a0df669853
oai_identifier_str oai:teses.usp.br:tde-08012025-163311
network_acronym_str USP
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
repository_id_str
spelling Introdução ao projeto de circuitos integrados digitais de alta velocidade com transistores HEMT.Untitled in englishCircuitos integrados digitaisDigital integrated circuitsDevido a ausência na literatura de princípios de projeto de circuitos integrados digitais com transistores HEMT, apresentam-se as bases para tal fim. Descreve-se o principio de operação, estruturas e processos de fabricação, desenvolvimento de equações do dispositivo, e as famílias lógicas utilizadas. Foram obtidas expressões para caracterização estática. Apesar de que analisamos o desempenho com várias estruturas, foi necessário trabalhar com a estrutura clássica, pois não se tinham parâmetros para realizar a simulação com outras estruturas. Para avaliar o desempenho, empregou-se um oscilador em anel. O tempo de atraso determinado foi de 15 picosegundos, com dissipação de 4.3 milivatios (as dimensões dos transistores foram de uma e dez microns para o comprimento e largura respectivamente). Um somador foi simulado utilizando o programa AIM-SPICE. O tempo de soma foi de 67 picosegundos, com dissipação de 1.2 milivatios. Comparando com resultados reportados nas diferentes tecnologias, este tempo é o mais baixo. Para obter menor dissipação de potência, aplicamos a lógica TDFL com transistor HEMT. Apresentam-se, pela primeira vez, os fundamentos desta lógica com transistor HEMT. Devido a dificuldade na operação do inversorHEMT-TDFL, foi empregada uma técnica para contornar problemas de injeção de carga, obtendo operação correta do inversor HEMT-TDFL, em 500 mega-hertz.Due to the lack in the literature of the principles of the integrated circuits design with HEMT transistors, for instance, expressions that permit doing the static and dynamic characterization of logic gates, the bases of the integrated circuits design are presented in this work. Different topics including the transistor operation principles, the different types of structures used in the fabrication of this transistor, the fabrication process (specifically ~ process which is called self-aligned process in the literature), the development of the fundamentals equations and the selection of the static families which are more common in the design of CIs with HEMT transistor. The first step for the design was the derivation of expressions to the characterization of the HEMT inverter. These expr~sslOns are useful to foresee the performance of the HEMT t~ansistor. Despite analyzing the performance of the HEMT transistor with several different structures, it was necessary to work with the conventional structure because we have not adequate parameters to execute simulation for different structures. In order to evaluate the performance of the HEMT technology a seven stage ring oscillator was used. The delay time estimated through SPICE simulation (AIM-SPICE, Automatic Integrated Circuits Modeling-SPICE) was 15 ps, with 0.43 mW of power dissipation (the dimensions of the transistors were: L= 1 J.!me W= 1 J.!m). Moreover, since more exact performance estimations are obtained using complex circuits as test vehicle, a full adder was simulated with SPICE. In this case, the time to generate the sum was of 67 ps with power dissipation per gate of 1.2 mW. This value, when compared with results from other full adders which have been designed with different fast technologies (ECL, CMOS, MESFET) is the lowest. For example, using MESFET transistor, thetime to generate the sum was 201 ps, with power dissipation per gate 0 0.63 mW (both adders have similar.complexity. Because the power dissipation of static gates with HEMT technology is so high, which limits the integration level that could be attained with this technology, in this work, the use of a dynamic logic family, TDFL (Two-Phase Dynamic FET Logic), is suggested. This family, has been recently introduced for MESFET technology, where very low power has been obtained. Since, HEMT technology typically presents lower power dissipation when compared with MESFET, we applied the TDFL logic with HEMT transistors to achieve circuits with high integration. Therefore, in this work, is presented, in the fir,st time, the bases of this logic applied to HEMT, and the simulation results ofHEMT-TDFL gates. In order to solve some problems found in the operation of TDFL-HEMT inverter, a technique which has been used for similar problems in MOS technology was studied. Through this technique it was possible to obtain correct operation which has been difficult in other condi!ions. Simulation has shown that the inverter works correctly up to frequencies of 1GHz with power dissipation of 5 J..lW. These results make us believe that integration scale of HEMT can be increased in a considerable amount with the utilization of HEMT -TDFL gates in some parts of digital circuits. Even though the simulations were only made for a maximum clock frequency of 1GHz, we believe that the operation at higher levels of frequency are possible. According with our results, we foresee that circuits using HEMT -TDFL like suggested here, will need dummy transistors to guarantee the correct operation.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPRodriguez, Edgar CharryReina Muñoz, Rodrigo 1993-10-01info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-08012025-163311/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-01-08T18:37:02Zoai:teses.usp.br:tde-08012025-163311Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-01-08T18:37:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
dc.title.none.fl_str_mv Introdução ao projeto de circuitos integrados digitais de alta velocidade com transistores HEMT.
Untitled in english
title Introdução ao projeto de circuitos integrados digitais de alta velocidade com transistores HEMT.
spellingShingle Introdução ao projeto de circuitos integrados digitais de alta velocidade com transistores HEMT.
Reina Muñoz, Rodrigo
Circuitos integrados digitais
Digital integrated circuits
title_short Introdução ao projeto de circuitos integrados digitais de alta velocidade com transistores HEMT.
title_full Introdução ao projeto de circuitos integrados digitais de alta velocidade com transistores HEMT.
title_fullStr Introdução ao projeto de circuitos integrados digitais de alta velocidade com transistores HEMT.
title_full_unstemmed Introdução ao projeto de circuitos integrados digitais de alta velocidade com transistores HEMT.
title_sort Introdução ao projeto de circuitos integrados digitais de alta velocidade com transistores HEMT.
author Reina Muñoz, Rodrigo
author_facet Reina Muñoz, Rodrigo
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Rodriguez, Edgar Charry
dc.contributor.author.fl_str_mv Reina Muñoz, Rodrigo
dc.subject.por.fl_str_mv Circuitos integrados digitais
Digital integrated circuits
topic Circuitos integrados digitais
Digital integrated circuits
description Devido a ausência na literatura de princípios de projeto de circuitos integrados digitais com transistores HEMT, apresentam-se as bases para tal fim. Descreve-se o principio de operação, estruturas e processos de fabricação, desenvolvimento de equações do dispositivo, e as famílias lógicas utilizadas. Foram obtidas expressões para caracterização estática. Apesar de que analisamos o desempenho com várias estruturas, foi necessário trabalhar com a estrutura clássica, pois não se tinham parâmetros para realizar a simulação com outras estruturas. Para avaliar o desempenho, empregou-se um oscilador em anel. O tempo de atraso determinado foi de 15 picosegundos, com dissipação de 4.3 milivatios (as dimensões dos transistores foram de uma e dez microns para o comprimento e largura respectivamente). Um somador foi simulado utilizando o programa AIM-SPICE. O tempo de soma foi de 67 picosegundos, com dissipação de 1.2 milivatios. Comparando com resultados reportados nas diferentes tecnologias, este tempo é o mais baixo. Para obter menor dissipação de potência, aplicamos a lógica TDFL com transistor HEMT. Apresentam-se, pela primeira vez, os fundamentos desta lógica com transistor HEMT. Devido a dificuldade na operação do inversorHEMT-TDFL, foi empregada uma técnica para contornar problemas de injeção de carga, obtendo operação correta do inversor HEMT-TDFL, em 500 mega-hertz.
publishDate 1993
dc.date.none.fl_str_mv 1993-10-01
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-08012025-163311/
url https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-08012025-163311/
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv
dc.rights.driver.fl_str_mv Liberar o conteúdo para acesso público.
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Liberar o conteúdo para acesso público.
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.coverage.none.fl_str_mv
dc.publisher.none.fl_str_mv Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
publisher.none.fl_str_mv Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
dc.source.none.fl_str_mv
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
instname:Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
instname_str Universidade de São Paulo (USP)
instacron_str USP
institution USP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)
repository.mail.fl_str_mv virginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.br
_version_ 1831214826715611136

Registros relacionados