産総研、トンネル電界効果トランジスタの素子動作モデルを開発

トンネル電界効果トランジスタの素子動作モデルを開発
−超低消費電力の大規模集積回路の設計に貢献−


＜ポイント＞
　・主要な既存回路シミュレーターへの組み込みが可能
　・電界分布を正確に予測する新手法により、トンネル電流を高精度に計算
　・これまでの限界を打ち破る、低消費電力回路の実現に貢献


＜概要＞
　独立行政法人　産業技術総合研究所【理事長　野間口　有】（以下「産総研」という）ナノエレクトロニクス研究部門【研究部門長　金丸　正剛】連携研究体グリーン・ナノエレクトロニクスセンター【連携研究体長　横山　直樹】福田　浩一　研究員らは、トンネル電界効果トランジスタ（トンネルＦＥＴ）の回路動作を予測する回路シミュレーションのための素子動作モデルを開発した。

　この素子動作モデルはトンネルＦＥＴ内部の電界分布を予測し、トンネル電流を見積もることで、電流電圧特性をシミュレーション。このモデルはＶｅｒｉｌｏｇ−Ａ言語で記述できるので既存の主要回路シミュレーターに組み込むことが可能である。超低消費電力回路の実現を目指しているトンネルＦＥＴの回路設計への貢献が期待される。

　この技術の詳細は、２０１２年９月２５〜２７日に京都市で開催される２０１２年国際固体素子・材料コンファレンス（ＳＳＤＭ　２０１２）で発表される。

　※参考画像は、添付の関連資料を参照

＜開発の社会的背景＞
　近年、携帯情報端末の普及やＩＴ機器の高機能化に伴う消費電力の増大が懸念され、電子情報機器の消費電力低減に関する社会的要求が高まっている。しかし、従来の金属−酸化物−半導体で構成される電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）による低消費電力化は限界に近づいており、低炭素社会の実現にはこれまでの壁を破る画期的な消費電力ＬＳＩが必要とされている。

　最近、ＬＳＩの超低消費電力化を実現するために、これまでのＭＯＳＦＥＴにかわる素子として、低電圧で急峻なオン・オフの切り替えができるトンネルＦＥＴが注目され、これを用いたＬＳＩ回路の低消費電力化が期待されている。ＬＳＩ回路の設計には、設計した回路が性能を満たすかどうかをあらかじめ検証するためのシミュレーションが欠かせないが、トンネルＦＥＴではトンネル効果を取り入れた電流電圧特性の予測が難しいといった問題があり、回路シミュレーションに必要な素子動作モデルは存在しなかった。


＜研究の経緯＞
　産総研　ナノエレクトロニクス研究部門　連携研究体グリーン・ナノエレクトロニクスセンター（ＧＮＣ）は、２０１０年４月に設立され、メンバーは産総研研究者と企業５社（株式会社　富士通研究所、株式会社　東芝、株式会社　日立製作所、ルネサスエレクトロニクス　株式会社、株式会社　アルバック）からの出向研究者によって構成されている。ＧＮＣでは２０１１年度より、従来のＬＳＩの消費電力を１０分の１〜１００分の１に低減することを目標に、トンネルＦＥＴの開発を進めている。さらに、ＬＳＩの回路シミュレーションに必要なトンネルＦＥＴの素子動作モデルの開発にも取り組んできた。

　なお、この研究開発は、総合科学技術会議により制度設計された、独立行政法人　日本学術振興会の最先端研究開発支援プログラム（ＦＩＲＳＴ）の助成を受けて行われた。


※研究の内容などリリース詳細は、添付の関連資料を参照