| Research Article: | Probabilistic Modelling of Variation in FGMOSFET Devices |
| ชื่อบทความ: | การสร้างแบบจำลองความน่าจะเป็นของการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มของอุปกรณ์เอฟจีมอสเฟท |
| Author|ผู้เขียน: | Rawid Banchuin & Roungsan Chaisricharoen | รวิศวร์ บานชื่น และ รังสรรค์ ชัยศรีเจริญ |
| Email: | rawid.ban@siam.edu |
| Department|Faculty: | Graduate Schools of Information Technology and Faculty of Engineering, Siam University, Bangkok 10160 |
| สาขาวิชา|คณะ: | บัณฑิตวิทยาลัยสาขาวิชาเทคโนโลยีสารสนเทศและคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยสยาม กรุงเทพฯ 10160 |
| Published|แหล่งเผยแพร่: | ECTI-CIT Vol. 11 No. 1 (2017): ECTI Transaction on CIT (May 2017) |
Citation|การอ้างอิง:
Banchuin R. & Chaisricharoen R. (2017). Probabilistic modelling of variation in FGMOSFET devices. ECTI-CIT, 11(1), 50-62. Retrieved from https://doi.org/10.37936/ecti-cit.2017111.63429
รวิศวร์ บานชื่น และ รังสรรค์ ชัยศรีเจริญ. (2560). การสร้างแบบจำลองความน่าจะเป็นของการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มของอุปกรณ์เอฟจีมอสเฟท. ECTI-CIT, 11(1), 50-62. Retrieved from https://doi.org/10.37936/ecti-cit.2017111.63429
ABSTRACT
The analytical probabilistic modelling of random variation in the drain current of a Floating-Gate MOSFET (FGMOSFET) induced by manufacturing process variations has been performed. Both triode and saturation region operated FGMOSFETs have been considered. The results have been found to be very efficient since they can accurately fit the probabilistic distributions of normalized random drain current variations of the candidate triode and saturation FGMOSFETs obtained using the 0.25μm level BSIM3v3 based Monte-Carlo SPICE simulations, where the variation of the saturation FGMOSFET has been found to be more severe. These results also satisfy the goodness of fit test at a very high level of confidence and more accurately than the results of the previous probabilistic modelling attempts. Using our results, many statistical parameters, probabilities and the objective functions, which are useful in statistical/variability aware analysis and design involving FGMOSFETs can be formulated. The impact of drain current variation upon the design trade-offs can be studied. It has been found that the occurrence of the drain current variation is absolutely certain. Moreover, the analytical probabilistic modelling and computationally efficient statistical/ variability aware simulation of FGMOSFET based circuits can also be performed.
Keywords: FGMOSFET, Probabilistic Modelling, Saturation Region, Statistical/variability Aware Analysis and Design, Triode Region.
บทคัดย่อ
บทความวิจัยนี้นำเสนอการสร้างแบบจำลองความน่าจะเป็นของการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มของกระแสเดรนของเอฟจีมอสเฟทที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงในขั้นตอนการผลิตโดยพิจารณาทั้งย่านการทำงานแบบไทรโอดและแบบอิ่มตัว ผลลัพธ์อันได้แก่แบบจำลองที่สร้างขึ้นมีประสิทธิภาพสูงเนื่องจากสามารถทำนายการแจกแจงความน่าจะเป็นของการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มในกระแสเดรนของเอฟจีมอสเฟต ทั้งในทั้งย่านการทำงานแบบไทรโอดและแบบอิ่มตัวที่ได้จากการจำลองแบบมอนติคาร์โลด้วยโปรแกรม สไปซ์โดยใช้แบบจำลอง BSIM3v3 ที่ระดับ 0.25 ไมโครเมตรได้อย่างเที่ยงตรง ทั้งนี้เราพบว่าการเปลี่ยนแปลงกระแสเดรนของเอฟจีมอสเฟทในย่านการทำงานแบบอิ่มตัวมีขนาดสูงกว่า นอกจากนี้แบบจำลองที่สร้างขึ้นยังสามารถผ่านการทดสอบคุณภาพของความเที่ยงตรงด้วยค่าความเชื่อมั่นในระดับสูงอีกทั้งยังมีความแม่นยำที่สูงกว่าแบบจำลองรุ่นก่อน
เราสามารถใช้แบบจำลองความน่าจะเป็นที่สร้างขึ้นนี้ในการคำนวณหาค่าพารามิเตอร์เชิงสถิติและความน่าจะเป็นรวมถึงสังเคราะห์ฟังก์ชั่นวัตถุประสงค์ต่างๆที่มีประโยชน์ต่อการวิเคราะห์และออกแบบโดยคำนึงถึงความเปลี่ยนแปลงเชิงสถิติต่างๆที่เกี่ยวข้องกับเอฟจีมอสเฟต เรายังได้ศึกษาถึงผลกระทบต่อปัจจัยแลกเปลี่ยนต่างๆในการออกแบบที่เกี่ยวข้องกับเอฟจีมอสเฟตซึ่งเกิดขึ้นเพราะการเปลี่ยนแปลงของกระแสเดรนของอุปกรณ์ เราได้พิสูจน์ในเชิงคณิตศาสตร์ว่าการเปลี่ยนแปลงของกระแสเดรนของเอฟจีมอสเฟตเป็นสิ่งที่ต้องเกิดขึ้นเสมอ นอกจากนี้เรายังได้แสดงการสร้างแบบจำลองความน่าจะเป็นของการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มในพารามิเตอร์ของวงจรที่ใช้เอฟจีมอสเฟตโดยอาศัยแบบจำลองความน่าจะเป็นของการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มของกระแสเดรนที่เราสร้างขึ้นเป็นพื้นฐานรวมถึงเสนอแนวทางในการจำลองการทำงานโดยคำนึงถึงความเปลี่ยนแปลงเชิงสถิติของวงจรต่างๆที่ใช้เอฟจีมอสเฟตโดยใช้คอมพิวเตอร์อย่างมีประสิทธิภาพ
Probabilistic Modelling of Variation in FGMOSFET Devices | การสร้างแบบจำลองความน่าจะเป็นของการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มของอุปกรณ์เอฟจีมอสเฟท
Graduate Schools, Siam University, Bangkok, Thailand