Thu nhỏ kích thước MOSFET  nghĩa là giảm quy mô của một thứ gì đó. Này các bạn! Trước tiên, hãy cùng tìm hiểu ý tưởng cơ bản đằng sau việc thu nhỏ kích thước MOSFET là gì? Thu nhỏ kích thước là một trong những cách tốt nhất để tăng hiệu suất của Transistor trường hiệu ứng bán dẫn oxit kim loại (MOSFET). Trong quá trình thu nhỏ kích thước, chúng ta giảm một số thông số quan trọng của MOSFET để đạt được các đặc tính hoạt động mong muốn. Tiếp theo trong bài viết này, chúng ta sẽ nghiên cứu định nghĩa chính xác của việc thu nhỏ kích thước, và các yếu tố thu nhỏ mà nhờ đó có thể thực hiện việc thu nhỏ kích thước Transistor MOSFET. Các yếu tố thu nhỏ kích thước bao gồm chiều dài cổng, điện áp và chiều rộng kênh. Việc thu nhỏ kích thước Transistor MOS ảnh hưởng đến dòng điện cực máng như thế nào. Ngoài ra, chúng ta cũng sẽ thảo luận chi tiết về các loại thu nhỏ kích thước khác nhau.

Bằng cách sử dụng phương pháp thu nhỏ này, các công ty bán dẫn như Intel hay AMD có thể thêm nhiều bóng bán dẫn hơn trên cùng kích thước của một tấm silicon. Đó là lý do tại sao hiệu năng, tốc độ và số lõi trong CPU tăng lên mỗi năm.

Định nghĩa về việc thu nhỏ kích thước MOSFET

Việc thu nhỏ kích thước transistor MOS nghĩa là giảm thông số quan trọng của thiết bị theo một tiêu chí nhất định nhằm cải thiện một số đặc tính hiệu năng như tốc độ, ứng dụng, công suất tiêu thụ , v.v., trong khi vẫn giữ nguyên các đặc tính hoạt động cơ bản.

Ưu điểm của việc thu nhỏ kích thước trong MOSFET:

• Mật độ đóng gói:  Mật độ đóng gói của thiết bị được cải thiện nhờ việc thu nhỏ kích thước, do đó chúng ta có thể đặt nhiều bóng bán dẫn hơn trong cùng một không gian so với trước đây.
• Kích thước chip: Vì chúng ta có thể bố trí nhiều bóng bán dẫn hơn trong cùng một không gian, nên chúng ta có thể giảm diện tích tổng thể của chip.
• Tính năng đa dạng của chip: Khi kích thước transistor được thu nhỏ, chúng ta có thể tạo ra các chip đa chức năng bằng cách giảm diện tích của chip.

Các kiểu thu nhỏ kích thước trong MOSFET:

Việc mở rộng quy mô có thể được phân loại thành ba loại, được mô tả chi tiết bên dưới.

• Điều chỉnh tỷ lệ trường không đổi hoặc điều chỉnh tỷ lệ toàn phần.
• Điều chỉnh điện áp không đổi.
• Mở rộng quy mô theo chiều ngang.

Mở rộng trường không đổi hoặc mở rộng toàn phần:

Trong trường hợp này, tất cả các thông số của MOSFET đều được hiệu chỉnh tỷ lệ. Để hiểu rõ hơn, chúng ta sẽ xem xét một trường hợp, giả sử hệ số hiệu chỉnh là “S” có giá trị lớn hơn 1 (S>1). Bây giờ, giả sử tất cả các thông số của MOSFET được hiệu chỉnh tỷ lệ bằng hệ số “S”, thì tất cả các thông số sẽ thay đổi thành một giá trị mới.

Ví dụ, nếu chiều dài cổng ban đầu là “L” thì sau khi điều chỉnh tỷ lệ, nó sẽ trở thành L' = L/S

Tương tự như vậy, tất cả các thông số của MOSFET sẽ được thay đổi thành giá trị mới, do đó kiểu điều chỉnh này được gọi là điều chỉnh toàn phần (Full Scaling).

Điều chỉnh điện áp không đổi:

Trong trường hợp này, các thông số vật lý của MOSFET được thu nhỏ lại, ví dụ như chiều dài cổng của MOSFET bị giảm, dẫn đến hiệu ứng kênh ngắn , ảnh hưởng trực tiếp đến dòng điện cực máng, do đó dòng điện cực máng tỷ lệ nghịch với chiều dài cổng. Trong khi đó, các thông số điện được giữ không đổi, ví dụ như điện áp đầu cực của MOSFET được giữ không đổi.

Hình ảnh trên mô tả sự thay đổi các thông số của MOSFET sau khi thu nhỏ kích thước.

Mở rộng quy mô theo chiều ngang:

Trong kiểu thu nhỏ này, chỉ có chiều rộng của kênh cổng được thu nhỏ. Nó thường được gọi là thu nhỏ cổng (gate shrink). Kiểu thu nhỏ này chỉ được sử dụng trong các ứng dụng cụ thể. Nhược điểm liên quan đến kiểu này là điện trường cao chạy qua kênh và do đó cũng gây ra hiệu ứng kênh ngắn.