关于MOS失配，Avt和sigma的考虑

lishiliang

根据Sensan的《精粹》上的第15章，MOS的随机失配中阈值电压失配的计算Avt是MOS管的阈值失配的平均值（或 期望），sigma是失配的标准差
Avt=tox*(Nb)^(1/4)，反正就是和工艺相关，tox≈L/50，所以工艺尺寸越大的，阈值的失配均值Avt越大，使用更
小线宽的工艺可以减小Avt，但是0.13um以下工艺，Avt基本稳定在 3mV左右。

sigma=Avt/sqrt(W*L)，sigma描述的是Avt的波动型，sigma越大说明各个管子阈值偏差离散型较高，也就是匹配不好

问题是，在考虑MOS管的阈值失配时，这个失配说的是Avt还是sigma???，比如说，只考虑一个运放的差分对管的阈值失配，
要使得差分输入对的输入失调电压Vin,offset小于1mV，是不是说的是 sigma<1mV???

在一个0.18um工艺中给出的mismatch特性中，Avt=5.0mV, 要使得sigma<1mV, 就是要使得 W*L>25um^2  ？？

如果L=1um，就是说要W>25um???
如果L=0.5um ， W要大于 50um？？



如果要sigma<0.1mV  那么照此类推，W*L>50^2 um^2 ??   如果L=1um  那么要W>2500um？？

那如果失配只和sigma相关，那么Avt的意义何在？？
更小的Avt可以使得更小的W*L就可以满足失调的要求？？

lishiliang

请各位前辈指教~~~多谢~~~~

etiet

回复 1# lishiliang

我理解Avt应该是与工艺相关的一个参数，比如28的工艺，core器件就比IO器件Avt更小，所以相同尺寸core器件的匹配更好。但是一旦器件确定了，匹配就只与尺寸相关了。实际上在工艺文档里还可以看到另一个参数beta。输入对管不止与阈值电压的偏差有关，还和beta的偏差有关，但是一般阈值电压的偏差占主导

lishiliang

回复 3# etiet


   谢谢您的回复。   我想问下，这个阈值的失配究竟指的是Avt (期望) 还是指的是 sigma (标准差) ???

   例如，下图Sansen的《精粹》中看到的指的是Avt啊！？
   那Avt是根据工艺定的，那失配还怎么优化啊？？？

   不明白？？

lishiliang

但是觉的还是不太对，Avt指的是阈值失配的期望，也就是说对于一个样本中的MOS管，每个管子的阈值偏差平均都是Avt，那就不存在阈值失配啊？？
sigma才是真正的失配

etiet

回复 5# lishiliang
你的表述似乎有点让我摸不着头脑。总之，如果是选定了一种类型的器件做输入对管，那么该输入对管阈值电压的偏差，也就是sigma只与尺寸有关，要想减小该偏差，只能靠增大尺寸。而对于输入失调来说，当然还与beta的sigma有关，以及vdast有关

lishiliang

回复 6# etiet


   嗯，可能我表述的有问题吧。 Avt=tox*(掺杂浓度Nb)^(1/4)，  tox≈L/50 ，所以只和工艺相关，选定工艺Avt也会相应给出这个确实是这样的，比如0.13um工艺 Avt=3mV。
   我想问的是单单考虑输入管的阈值失配，（beta失配指的是跨导失配），这个失配就是指的sigma吧？


   比如单单考虑输入管的阈值失配，那输入管的失配就是simga(VT)=Avt/sqrt(W*L)吧？？

etiet

是的，不过要根据良品率决定是几个sigma，如果只是实验室里做论文，其实一个sigma也还OK，毕竟有60%多的几率落在1sigma范围内

lishiliang

回复 8# etiet


   嗯，对的，一般考虑3sigma对吧，正太分布落在3sigma范围内概率是99.7%

lishiliang

回复 8# etiet


   多谢指点。。~[/Rose]