等比缩小定律解析

缩小器件尺寸、提高集成密度一直是集成电路发展的推动力，但是如何缩小器件尺寸则需要理论的指导。1974年罗伯特·丹纳德（Robert H.Dennard）首先提出了MOS器件等比例缩小（Scaling Down）的理论。其基本指导思想是：保持MOS器件内部电场不变，即恒定电场规律，简称CE律。

如果在缩小尺寸的过程中能够保证器件内部的电场强度不变，则器件性能就不会退化。这就要求：所有几何尺寸，包括横向和纵向尺寸，都缩小κ倍，以增加跨度和减少负载电容，提高集成电路的性能；衬底掺杂浓度增大κ倍；电源电压下降κ倍。

1.恒定电压等比例缩小规律（简称CV律）

（1）保持电源电压Vds和阈值电压Vth不变，对其他参数进行等比例缩小。

（2）按CV律缩小后对电路性能的提高远不如CE律，而且采用CV律会使沟道内的电场大大增强。

（3）CV律一般只适用于沟道长度大于1μm的器件，它不适用于沟道长度较短的器件。(www.xing528.com)

2.准恒定电场等比例缩小规则，缩写为QCE律

（1）CE律和CV律的折中，实际采用的最多。

（2）随着器件尺寸的进一步缩小，强电场、高功耗以及功耗密度等引起的各种问题限制了按CV律进一步缩小的规则，电源电压必须降低，同时又为了不使阈值电压太低而影响电路的性能，实际上电源电压降低的比例通常小于器件尺寸的缩小比例。

（3）器件尺寸将缩小κ倍，而电源电压则只变为原来的λ/κ倍。

表2-2　等比例缩小定律