Advanced Nanoelectronic Device Design with Atomistic Simulations
具有原子模拟的先进纳米电子器件设计
基本信息
- 批准号:1640876
- 负责人:
- 金额:$ 1.27万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2016
- 资助国家:美国
- 起止时间:2016-09-01 至 2018-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Modern CPUs are composed of billions of nanotransistors. To make these nanotransistors usable, it is essential that their performance characteristics vary minimally. However, ensuring that billions of transistors have little variation in their critical device characteristics is a huge challenge. At the scale of modern nanotransistors, even atomistic variations of the structure geometry can have a severe influence on overall device performance. This project will use the Blue Waters leadership computing system to derive new models to enable efficient reliability predictions of modern nanodevices at crucial milestones in their design. This will enable scientific and engineering based exploration of the end-of-the-roadmap device options, allowing our nation to remain the leader in semiconductor technologies. The project will use NEMO5, a software co-developed with the semiconductor industry, to propose concrete, next generation nanotransistors. Furthermore, many students will be involved in the project, contributing to the education of our nation's future generation workforce.The state-of-the art nanodevices have characteristic lengths in the order of tens or one hundred of atoms. In these dimensions, unavoidable geometry fluctuations, even if they are of the order of one or a few atoms, can significantly impact performance. Thus, the design of modern devices has to consider the sensitivity of the nanostructure to fluctuations, as well as other important parameters that are known from earlier device generations. Phonons, i.e. vibrations of atoms, around their lattice sites have a severe impact on the device performance at this scale as well. Since only a few atoms are involved in the device transport, the interaction of electrons with phonons is based on a full quantum transport method that covers small-size coherent effects such as tunneling and confinement as well as incoherent scattering on device imperfections. Although quantum transport methods that handle this are well known, their solution is notoriously numerically expensive. This project has two focal points: 1) uncertainty prediction of next-generation transistor performance due to state-of-the-art physics models including scattering and 2) accurate compact model development of semiconductor-metal interconnect resistance.
现代CPU由数十亿纳米晶体管组成。为了使这些纳米晶体管可用,至关重要的是,它们的性能特征必须变化很小。但是,确保数十亿晶体管的关键设备特性几乎没有差异是一个巨大的挑战。在现代纳米晶体管的规模上,即使是结构几何形状的原子变化也会对整体设备性能产生严重影响。 该项目将使用Blue Waters领导力计算系统来得出新的模型,以在其设计中对现代纳米版的有效可靠性预测。 这将使基于科学和工程的探索公路图设备选项,使我们的国家能够成为半导体技术的领导者。 该项目将使用与半导体行业共同开发的软件Nemo5提出了混凝土,下一代纳米晶体管。此外,许多学生将参与该项目,为我们国家未来一代劳动力的教育做出贡献。最先进的纳米版具有数十个或一百个原子的范围。在这些维度中,不可避免的几何波动即使是一个或几个原子的顺序,也会显着影响性能。因此,现代设备的设计必须考虑纳米结构对波动的敏感性,以及从早期设备世代中知道的其他重要参数。声子,即原子的振动,其晶格位点周围也对设备性能在此规模上也有严重影响。由于设备传输中仅涉及几个原子,因此电子与声子的相互作用是基于一种完整的量子传输方法,该方法涵盖了小型相干效应,例如隧道和限制,以及对设备缺陷的不连贯散射。尽管处理此操作的量子传输方法是众所周知的,但它们的解决方案在数字上却很昂贵。 该项目具有两个焦点:1)由于最新的物理模型,包括散射和2)半导体 - 金属互连电阻的准确紧凑模型开发,对下一代晶体管性能的不确定性预测。
项目成果
期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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- 期刊:
- 影响因子:3.2
- 作者:Kuang-Chung Wang;T. Stanev;Daniel Valencia;J. Charles;A. Henning;V. Sangwan;A. Lahiri;Daniel F. Mejia
- 通讯作者:Kuang-Chung Wang;T. Stanev;Daniel Valencia;J. Charles;A. Henning;V. Sangwan;A. Lahiri;Daniel F. Mejia
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- 影响因子:0
- 作者:Geng, J.
- 通讯作者:Geng, J.
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- 发表时间:2018-03
- 期刊:
- 影响因子:3.2
- 作者:Yuanchen Chu;Prasad Sarangapani;J. Charles;Gerhard Klimeck;T. Kubis
- 通讯作者:Yuanchen Chu;Prasad Sarangapani;J. Charles;Gerhard Klimeck;T. Kubis
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