Low-Operation-Voltage Nanoelectromechanical (NEM) Memory Switches Using Dynamic Slingshot Operation
동적 슬링샷 동작을 이용한 저전압 나노전자기계 (NEM) 메모리 스위치
- 주제(키워드) Complementary-metal-oxide-semiconductor-nanoelectromechanical (CMOS-NEM) hybrid reconfigurable circuits , operation voltage , dynamic slingshot operation , CMOS-NEM 재구성 가능 논리 회로 , 동작 전압 , 동적 슬링샷
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 최우영
- 발행년도 2020
- 학위수여년월 2020. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- UCI I804:11029-000000065269
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
나노 전자 기계 (NEM) 메모리 스위치는 낮은 누설 동작, 삼차원 집적 및 고성능으로 인해 유망한 라우팅 스위치로서 입증되었다. 그러나 높은 동작 전압은 저전압 동작 회로로의 적용에 주요 문제가 되고 있다. 선행 연구에 따르면, 최소 동작 전압을 갖게 최적화된 NEM의 경우 풀인 전압이 동작 전압을 결정한다. 최근, 구조 및 물질을 유지하면서 풀인 전압을 낮출 수 있는 새로운 풀인 방법인 정적 슬링샷 동작이 제안되었고, 이론적으로, 기존 풀인 전압 대비 ~0.84배 낮춘 풀인 전압을 달성하는 것으로 증명되었다. 그러나, 선행된 정적 슬링샷 연구는 정적 분석 및 평행판 모델을 가정하기 때문에 오류가 있다. 따라서, 본 논문에서는 시간을 고려한 동적 슬링샷 동작을 제안한다. 또한, 제안된 동적 슬링샷 작업은 동적 분석 모델 및 삼차원 유한 요소 분석법을 사용하여 정확하게 평가된다. 이 연구는 CMOS-NEM 재구성 논리 회로의 낮은 동작 전압 및 높은 칩 밀도를 구현하는 데 도움이 될 것으로 예상된다.
more초록/요약
A nanoelectromechanical (NEM) memory switch has been considered as an alternative routing switch due to its zero leakage behavior, three-dimensional integration capability, and high performance. However, high operation voltage (VDD) is a major obstacle to the practical use for the low-power circuits. According to previous studies, the VDD of the NEM memory switch is determined by pull-in voltage (Vp) when the NEM memory switch is optimized for minimum VDD. Recently, static slingshot pull-in operation has been proposed to lower Vp while maintaining structures and materials. Theoretically, it achieves ~0.84x times lower Vp than conventional Vp. In this paper, we propose the dynamic slingshot operation considering time-dependent terms. Furthermore, dynamic slingshot operation is accurately evaluated by using dynamic analytical model and 3D finite-element-analysis (FEA) simulation. It is expected that this study will be helpful for implementing low VDD and high chip density of CMOS-NEM hybrid reconfigurable circuits.
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