Beberapa jari vs tata letak satu jari (transistor MOSFET)

Tolong, berikan ringkasan kelebihan dan kekurangan dari tata letak transistor dengan banyak jari (MF) vs satu jari ?

Ketika meletakkan MOSFET dengan lebar dan panjang tertentu, dalam alat EDA, satu memiliki dua opsi berkaitan dengan bentuk gerbang :

1) Strip tunggal ( kasing klasik) (satu jari);
2) Beberapa garis (beberapa jari).

Hipotesis (berdasarkan berbagai forum Internet):

1) MF memberikan lebih banyak fleksibilitas dalam perencanaan tata letak untuk transistor dengan W / L atau L / W yang tinggi. Dengan kata lain, memungkinkan membuat tata letak lebih seperti persegi.

2) MF memungkinkan pencocokan transistor yang lebih baik , bila diperlukan. Misalnya, jika menggunakan teknik common-centroid.

3) Tata letak MF mengurangi hambatan gerbang (untuk AC). Jika demikian, dapatkah Anda menjelaskan alasannya?

4) MF mengurangi kepadatan arus di gerbang jika ada batasan teknologi untuk ini.

Bisakah seseorang dengan pengetahuan melakukan perbandingan dari dua pendekatan?

Gambar 1: Satu jari.

Gambar 2: Dua jari. Dua transistor secara paralel (lebar dijumlahkan).

Gambar 3: Dua jari. Dua transistor secara seri (panjang dijumlahkan).

Transistor panjang dibagi menjadi yang lebih kecil karena berbagai alasan. Salah satu alasannya adalah memasukkan mereka lebih baik ke dalam tata letak keseluruhan blok atau hanya untuk memiliki rasio aspek yang lebih baik. Alasan lain adalah untuk mengurangi hambatan gerbang perangkat. Masalahnya adalah bahwa kapasitansi saluran gerbang membentuk lowpass dengan hambatan gerbang dan kecepatan switching berkurang. Selain itu area drainase berkurang karena dua jari berbagi drainase yang sama dan oleh karena itu parasit juga berkurang.

Pembaruan: Memisahkan transistor dengan beberapa W / L menjadi transistor dengan banyak jari dilakukan sedemikian rupa, sehingga lebar (W) tetap sama dan panjang jari adalah L / k, di mana k adalah jumlah total jari. Panjang dan lebar efektif tetap sama, tetapi gerbang sekarang paralel dan karenanya resistensi berkurang. Selain itu, gerbang sering dihubungi di kedua ujungnya untuk mengurangi resistensi yang efektif.

Transistor pemisah dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa transistor dengan gerbang tunggal atau dengan transistor yang memiliki banyak jari gerbang.

Transistor dengan banyak jari memiliki kelemahan bahwa arah arus berbeda untuk dua jari yang bertetangga. Misalnya, jika untuk jari pertama sumbernya adalah ke kiri maka sumber untuk jari berikutnya adalah ke kanan. Sifat-sifat transistor dapat berubah tergantung pada arah saat ini. Oleh karena itu, perhatian ekstra harus diambil ketika mencoba mencapai pencocokan yang baik.

Menggunakan beberapa jari untuk mendapatkan sumber arus yang diskalakan misalnya dalam cermin saat ini juga dianggap lebih rendah daripada memiliki beberapa transistor gerbang tunggal karena sifat yang sedikit berbeda.

Oleh karena itu perancang analog harus memutuskan opsi mana yang terbaik untuk masalah yang diberikan.