Die CMOS -Belastung, die sich auf die kapazitive Belastung eines CMOS -Gate bezieht, wird von mehreren Faktoren beeinflusst:
1. Gate -Kapazität (c_gate): Die intrinsische Kapazität des Tors selbst. Dies hängt von der Größe des Gate (Breite und Länge der Transistoren) und des Herstellungsprozesses ab. Größere Transistoren haben eine höhere Kapazität.
2. Drain/Quellkapazität (c_drain, c_source): Die Kapazität zwischen den Abfluss-/Quellendiffusionen und dem Substrat. Dies wird durch die Größe der Abfluss-/Quellregionen und die Dopingkonzentration beeinflusst. Größere Transistoren haben im Allgemeinen größere Abfluss-/Quellkapazitäten.
3. Kapazität mit Interconnect (c_interconnect): Die Kapazität der Metalldrähte, die das Tor mit anderen Toren oder den Eingangs-/Ausgangspads verbinden. Dies hängt stark von der Länge und Breite der Drähte, der Anzahl der verwendeten Metallschichten und dem dielektrischen Material zwischen Schichten ab. Dies ist häufig der dominierende Beitrag zur Gesamtlastkapazität, insbesondere in komplexen integrierten Schaltungen.
4. Miller -Kapazität: Dies ist eine parasitäre Kapazität im Zusammenhang mit dem Rückkopplung zwischen Eingang und Ausgabe eines Gate, insbesondere bei Wechselrichtern und Verstärkern. Es wird durch die Verstärkung der Schaltung erheblich verstärkt und kann die effektive Belastungskapazität drastisch erhöhen.
5. Übergangskapazität (c_junction): Die mit den P-N-Übergängen innerhalb der Transistoren verbundene Kapazität. Dies hängt von der Spannung der umgekehrten Vorspannung über die Kreuzungen ab.
6. Fanout: Die Anzahl der Tore, die mit der Ausgabe eines bestimmten Tores verbunden sind. Jedes angeschlossene Gate fügt seine Eingangskapazität der Gesamtlast hinzu. Ein höherer Fanout führt zu einer signifikant erhöhten Lastkapazität.
7. Drahtlänge und Routing: Eine längere und komplexere Routing von Verbindungsdrähten trägt zu einer höheren Kapazität bei. Dies wird durch die Verwendung von engeren Drähten in fortschrittlichen Prozessknoten verschärft.
8. Prozesstechnologie: Der Herstellungsprozess wirkt sich erheblich auf alle oben genannten Kapazitäten aus. Kleinere Transistoren in fortschrittlichen CMOS -Technologien weisen im Allgemeinen einzeln niedrigere Kapazitäten auf, aber die erhöhte Dichte und die Komponität der Verbindungen können zu einer Nettoanstieg der Gesamtbeladung führen.
9. Substratmaterial und Dicke: Das Material und die Dicke des Substrats beeinflussen parasitäre Kapazitäten.
Zusammenfassend umfasst die Minimierung der CMOS-Belastung häufig sorgfältige Konstruktionsüberlegungen wie die Optimierung der Transistorgrößen, die Minimierung der Drahtlängen und die Verwendung effizienter Routing-Strategien sowie die Einsatztechniken mit geringer Leistung. Genaue Schätzungen der Belastungskapazität sind entscheidend für die ordnungsgemäße Zeitanalyse und die Schaltungsoptimierung.
