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关于MOSFET的功耗降低及短沟道效应控制的研究
摘要：
MOSFET是当今集成电路最为常用的晶体管结构，其功耗成为芯片设计的一个重要参数。在实际应用中，为了满足高速、低功耗的需求，对MOSFET进行功耗降低及短沟道效应控制的研究成为了热点问题。本文从两个方面系统地介绍了MOSFET功耗降低和短沟道效应控制的相关研究进展，并对未来的发展趋势进行了展望。
关键词：MOSFET，功耗降低，短沟道效应
一、MOSFET功耗降低的研究
MOSFET的功耗主要来自三个方面：静态功耗、开关动态功耗和热耗散功耗。其中静态功耗是指在MOSFET处于关断态时的功耗，由于MOSFET是半导体器件，当PN结处于反向偏置时，需要通过漏电流来维持电场分布，所以存在静态功耗。动态功耗是指MOSFET在开关过程中由于电流快速变化引起的动态功耗。根据MOSFET结构，热耗散功耗主要来自漏电流，主要存在于高温和高电压情况下。
为了降低MOSFET功耗，研究者们主要从以下几个方面入手：
1.直接降低门极电压
直接降低门极电压是一种常见的降低MOSFET功耗的方法，可以采用多种技术实现。例如，降低电源电压、降低工作温度、采用低阈值电压MOSFET、将CMOS工艺转向制高压工艺等方法都可以通过直接降低门极电压的方式降低MOSFET功耗。但这种方法通常会影响MOSFET的性能。
2.采用低功耗设计技术
低功耗设计技术是一种系统化的MOSFET功耗降低方法。这种技术通过优化电路结构，优化所用器件的电路参数以及动态功耗管理等手段来实现功耗降低。低功耗设计技术已经得到了广泛应用，随着技术的进步，低功耗设计技术将会越来越成熟。
3.采用多阈值电压MOSFET
多阈值电压MOSFET的优点是所需的门极电压更低，从而降低了静态功耗，并且可以通过选择不同的阈值电压适应不同的应用场景。但是多阈值电压MOSFET的设计较为复杂且成本较高。
二、短沟道效应的控制研究
短沟道效应是指当MOSFET沟道长度缩小到了纳米级别时，漏电流将变得非常大，从而会导致功耗增加，性能下降，而这种现象就是短沟道效应。为了控制短沟道效应，研究者们经过很多年的研究和实践，已经提出了许多的方法：
1.采用抵消技术
抵消技术是指直接对短沟道效应进行抵消，通过对源漏区域或沟道区域进行掺杂使得通道区域处形成空穴等抵消区域，从而缓解或减轻短通道效应的影响。
2.采用多栅极设计
多栅极设计克服了传统MOSFET的缺陷，因为多栅极可以将能量传播到多个栅极间形成一个多栅极中心理性点，这样即能够提高MOSFET的稳定性，同时还能够消除短沟道效应。
3.采用狄谢尔效应技术
狄谢尔效应技术通过在源/漏结的两侧引入了一个高浓度掺杂的区域，从而使得沟道处形成了正向偏置的情况，从而消除短沟道效应。
结论：
综上所述，MOSFET功耗降低及短沟道效应控制是极为重要的课题。对于每一项技术而言，其取得成功只是我们认知世界的一个开始，还有诸多衍生问题需要研究和探讨。现在的科技实验已探索出许多可能的方向，而未来的发展则需要更多人的努力与探索。我们需要的不是被那些固定思想束缚，而是能够在趋势中把握前景，并尽最大努力拓宽技术的实现范围。