Optimización de un simulador 3D paralelo aplicado al estudio de flutuaciones de parámetros intrínsecos en dispositivos HEMT

Resumo

Los dispositivos semiconductores están siendo escalados a dimensiones del orden de los nanómetros con el objetivo de mejorar cada vez más su rendimiento. El escalado tan drástico de los dispositivos aumenta la importancia de determinadas fuentes de fluctuaciones relacionadas con la naturaleza atomística de la carga y la materia, que se convierten en factores determinantes de la fiabilidad y el rendimiento de los dispositivos, y por lo tanto de los circuitos fabricados con ellos. En el pasado, el desajuste en las curvas características de los transistores estaba principalmente asociado con variaciones en los parámetros de fabricación, lo que generaba variaciones macroscópicas en el grosor de las capas, en la geometría y en el dopado. En cambio, las fuentes de fluctuaciones que cobran importancia con la reducción del tamaño de los dispositivos son independientes de los procesos litográficos y no pueden ser eliminadas a través de mejoras en el proceso de fabricación. Así que, mientras que en las simulaciones numéricas convencionales los dispositivos se trataban como dispositivos perfectos, con interfaces y fronteras suaves y distribuciones continuas de dopado, ahora ya no será posible considerar un único dispositivo perfecto sino que será necesario simular un conjunto de transistores diferentes a nivel microscópico, puesto que, si se considera un conjunto de dispositivos, la inclusión de diversos tipos de fluctuaciones de parámetros intrínsecos provocará variaciones estadísticas entre ellos. Las fuentes de fluctuaciones de parámetros intrínsecos que afectan a los dispositivos son de naturaleza tridimensional, por lo que, para capturar correctamente los efectos que provocan es necesario realizar simulaciones 3D. Otra consideración a tener en cuenta es la necesidad de simular un conjunto estadístico de dispositivos lo suficientemente grande que permita extraer con precisión suficiente los parámetros que caracterizan la distribución e