超大規模獨立雙柵（IDG）InGaZnO-FET具有低漏電、操作靈活和三維集成的特點，有望實現高能效和高密度的存內計算。但其複雜的工作原理、增加的變化源和擴大的寄生效應阻礙了器件建模和電路設計。
针对上述问题，开发了一种可靠性感知的紧凑型模型（RaCM），研究了纳米级 IDG IGZO TFT 的可靠性问题（BTI、多器件阈值电压波动、错位和寄生问题）。通过实验（LCH~26nm）和 TCAD 校准，提出了一种 IDG-2T0C 多比特计算单元，它采用二极管连接写入策略抑制变化，并采用独立栅极增强数据完整性和保留方案。首次使用 28 纳米 Si-CMOS 和 26 纳米 IGZO 器件进行可靠性感知的混合电路仿真，它实现了高达 2766 TOPS/W 的归一化能效 (EF)，和现有技术相比性能提高了3倍以上，且在1000s之后，CIFAR-10 推理精度损失小于 2%。
基于该成果的文章“Reliability-Aware Ultra-Scaled IDG-InGaZnO-FET Compact Model to Enable Cross-layer Co-design for Highly Efficient Analog Computing in 2T0C-DRAM”入选2023 IEDM。微电子所博士生徐丽华、陈楷飞、李智为共同第一作者，微电子所窦春萌研究員、杨冠华研究員和汪令飞研究員为共同通讯作者。
(a) 独立双栅非晶IGZO晶体管的原理图和
(b) SEM图
(c) 实现IDG-2T0C多值存储的关键技术
(d) 三维多比特模拟全时域CIM 架构图
綜合信息