虽然电子设备和组件的基准测试是电气工程领域长期以来的惯例，但这一过程远非完美。也就是说，很难用几种主观因素（如不同的基准技术、设置和测量方法）对两种设备进行同等的比较。

场效应晶体管（FET）是历史上难以以一致的方式进行基准测试的一个组件。7月29日，美国国家标准与技术研究所（NIST）的专家宣布了一套新的指导方针，以帮助统一FET基准。

 

Flowchart showing the many different branches of FETs

显示FET的许多不同分支的流程图。图片由Octopart提供

 

在这篇文章中，我们将讨论当前基准技术的缺点，以及NIST在其新指南中提出的建议。

 

标杆管理的挑战

尽管有一波又一波的研究致力于新的FET技术，但半导体行业缺乏一种准确、统一地比较这些不同研究原型的方法。NIST的专家表示，这对场效应晶体管来说尤其具有挑战性，因为多个FET器件参数之间存在高度的相互依赖性。此外，FET的性能通常取决于器件结构的独特方面。

 

Device parameters of a FET can be intertwined with one another.

FET的器件参数可以相互交织。图片由Cheng等人提供。

 

这些结构参数中的一些包括沟道长度、接触长度、栅极绝缘体厚度和介电常数、接触金属类型、沟道材料的厚度和选通方案。这些变量中的每一个都与其他相关变量交织在一起，很难辨别单个变更或设计决策的影响。

由于缺乏一致的报告和基准指南，行业领导者也很难比较FET。其中一个原因是研究界由来自各个学科的工程师组成，包括电气工程、化学、材料科学和物理学。不同的领域通常具有独特的视角和报告风格，并非所有这些都是相互兼容的。

 

NIST发布新的FET标准

为了帮助在场效应晶体管的报告和基准测试中建立凝聚力，NIST的一组专家最近发布了一系列建议标准。

该标准由来自工业界、学术界和政府实验室的十几位专家合作制定，最近发表在《自然》杂志上。在这篇论文中，研究人员描述了他们认为最重要的设备参数和性能指标，这些参数和指标在所有关于该主题的研究中都应该考虑和报告。

 

关键FET参数

根据指南，最具代表性的FET参数包括：

  • 结构参数，包括接触长度、通道长度、通道宽度、绝缘体厚度和通道厚度
  • 绝缘子电容
  • 阈值电压和滞后
  • 饱和区域的漏极电流
  • 接触电阻
  • 电导率迁移率
  • 跨导
  • 阈下摆动

 

性能指标

该论文还提出了一系列基准图，以帮助评估设备参数和性能指标。这些图评估：

  • 设备的最大和最小电流(我最小值对我最大值)
  • 饱和电流(我星期六与。ns)
  • 漏极电流(我D与。L中国)
  • 接触电阻(RC与。ns)
  • u骗局(u骗局与。吨中国)

 

一种用于比较FET的新型测量棒

在这一切的核心，指南强调了完整描述设备几何形状、收集和报告电流-电压特性以及详细说明实验程序的重要性。通过这些建议的指导方针，NIST及其行业合作伙伴希望将关键性能指标置于情境中，以便研究人员能够准确评估和比较他们的FET原型。