Note ABES UTBB FDSOI mosfet dynamic behavior study and modeling for ultra-low power RF and mm-Wave IC Design Étude et modélisation du comportement dynamique du transistor MOS du type UTBB FDSOI pour la conception de circuits integrés analogiques à hautes fréquences et très basse consommation Analogique et RF Double Grille FDSOI UTBB Coefficient d’inversion Efficacité de la transconductance Efficacité de la transadmittance Faible puissance Faible tension HF Spectre millimétrique Gm sur ID NQS, LNA, LNA-MIXER Analog and RF Fully Depleted Silicon-on-Insulator (FDSOI) UTBB Double-gate FETs Inversion Coefficient Transconductance efficiency Transadmittance efficiency Low-Power Low-Voltage HF Mm-Wave Gm over ID NQS, LNA, LNA-MIXER 620.5 621.38 Circuits intégrés Systèmes analogiques Transistors MOSFET Radiofréquences Ce travail de recherche a été principalement motivé par les avantages importants apportés par la technologie UTBB FDSOI aux applications analogiques et RF de faible puissance. L'objectif principal est d'étudier le comportement dynamique du transistor MOSFET du type UTBB FDSOI et de proposer des modèles prédictifs et des recommandations pour la conception de circuits intégrés RF, en mettant un accent particulier sur le régime d'inversion modérée. Après une brève analyse des progrès réalisés au niveau des architectures du transistor MOSFET, un état de l’art de la modélisation du transistor MOSFET UTBB FDSOI est établi. Les principaux effets physiques impliqués dans le transistor à double grille avec une épaisseur du film de 7 nm sont passés en revue, en particulier l’impact de la grille arrière, à l’aide de mesures et de simulations TCAD. La caractéristique gm/ID en basse fréquence et la caractéristique ym/ID proposée pour la haute fréquence sont étudiées et utilisées dans une conception analogique efficace. Enfin, le modèle NQS haute fréquence proposé reproduit les mesures dans toutes les conditions de polarisation y compris l’inversion modérée jusqu’à 110 GHz. This research work has been motivated primarily by the significant advantages brought about by the UTBB FDSOI technology to the Low power Analog and RF applications. The main goal is to study the dynamic behavior of the UTBB FDSOI MOSFET in light of the recent technology advances and to propose predictive models and useful recommendations for RF IC design with particular emphasis on Moderate Inversion regime. After a brief review of progress in MOSFET architectures introduced in the semiconductor industry, a state-of-the-art UTBB FDSOI MOSFET modeling status is compiled. The main physical effects involved in the double gate transistor with a 7 nm thick film are reviewed, particularly the back gate impact, using measurements and TCAD. For better insight into the Weak Inversion and Moderate Inversion operations, both the low frequency gm/ID FoM and the proposed high frequency ym/ID FoM are studied and also used in an efficient first-cut analog design. Finally, a high frequency NQS model is developed and compared to DC and S-parameters measurements. The results show excellent agreement across all modes of operation including very low bias conditions and up to 110 GHz. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 6119968 Université de Strasbourg Strasbourg 2019-12-31 https://theses.hal.science/tel-02136789 application/pdf 5974388 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2018/EL-GHOULI_SALIM_2018_ED269.pdf http://www.theses.fr/2018STRAD015/abes https://theses.hal.science/tel-02136789 https://theses.hal.science/tel-02136789 https://theses.hal.science/tel-02136789 https://theses.hal.science/tel-02136789 El Ghouli Salim 1980-04-21 FR 235412716 https://theses.fr/2018STRAD015 2018STRAD015 https://doi.org/10.70675/502c526ez82bez4817z9e1ezbaf275ecf500 2018-06-22 Micro et nanoélectronique, optoélectronique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Lallement Christophe MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 127971173 Sallese Jean-Michel MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 194088022 Hébrard Luc MADS_PRESIDENT_DU_JURY 11193429X Juge André MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 162079168 Maneux Cristell MADS_RAPPORTEUR_1 135213584 Iniguez Benjamin MADS_RAPPORTEUR_2 200760009 École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 156504863 Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 176969721 260728 ddc:620 Lallement Christophe Sallese Jean-Michel Hebrard Luc Juge André Maneux Cristell Iniguez Benjamin École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg) PDF 6119968