双侧引脚翻转 FET 标准单元设计优化：面向终极级缩放
介观与纳米尺度物理
2025-04-15 v1
摘要
最近，我们提出了一种用于3D堆叠 FET 的新型晶体管架构，称为翻转 FET（FFET），其特点是N/P晶体管背到背堆叠和双侧互连。具有双侧电源轨道和信号轨道，FFET 能够实现激进的2.5T单元高度。作为权衡，复杂的结构和有限的M0轨道数量可能限制标准单元设计。作为解决方案，在本工作中引入并考察了多项创新。基于先进节点设计规则，本文考察了FFET中若干独特构件，包括漏极合并（DM）、栅极合并（GM）、场漏极合并（FDM）和埋藏信号轨道（BST），并仔细研究了多行、分栅和虚拟栅插入（DG）等其他关键设计概念，实现了约35.6%的面积减小，相较于3T CFET。此外，FFET的对称设计相较于CFET具有独特优势， thanks to N/P逻辑分别位于晶圆两侧，并通过DM和GM进行连接。首次提出了一种新的布线方案，采用双侧输出引脚位于晶圆正面（FS）和背面（BS）的设计。最后，我们以AOI22为例，对复杂单元设计进行了全面评估。提出了新的策略并进行了考察。FDM设计被确定为最佳方案，相较于BST和虚拟栅设计，在传输延迟方面分别提高了1.93%和5.13%。
引用
@article{arxiv.2504.10122,
title = {Design Optimization of Flip FET Standard Cells with Dual-sided Pins for Ultimate Scaling},
author = {Rui Gui and Haoran Lu and Jiacheng Sun and Xun Jiang and Lining Zhang and Ming Li and Yibo Lin and Runsheng Wang and Heng Wu and Ru Huang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.10122},
year = {2025}
}
备注
Accepted by IEEE Transactions on Electron Devices