浮体效应

浮体效应（Floating body effect)是把硅放到绝缘体上做成的晶体管，它的体势及偏压和载流重组有关；晶体管相对绝缘衬底形成一个电容，电荷在电容上积累，而造成许多不利的影晌。

简介浮体效应（英语：Floating body effect）是在SOI技术中实现的晶体管与体势（body potential）相关的效应。晶体管在绝缘体层上形成一个电容。这个电容上聚集的电荷可能会产生负面效应，例如，开启结构上的寄生晶体管和关态泄漏电流（off-state leakages），造成更高的电流消耗，以防动态随机存取存储器丢失信息。它也造成历史效应（英语：history effect），即晶体管与之前状态阈值电压有关的效应。在模拟电路器件中，浮体效应被称作扭结效应（英语：Kink effect）。1

原理浮体效应（Floating body effect)是把硅放在绝缘体上做成的晶体管存在的效应，它的体势及偏压和载流子复合过程有关；晶体管相对衬底形成一个电容。电荷在电容上枳累，而造成不利的效应。例如：在结构上造成寄生晶体管，而造成漏电；引起较高电流损耗。在DRAM情况下，引起存储单元的信息丢失；它也可引起历史效应（History effect），即晶体管的阈值电压依赖它以前的状态。在模拟器件中，浮体效应称为扭结效应（Kink effect）。

相应的浮体效应测量，包括用全耗尽（Fully depleted）器件，在器件的绝缘层比沟道（Channe）线宽还要薄，因而，晶体管的电荷和体势是固定的，但在全耗尽器件中，最坏的是短沟道道（Short-channel）效应。因而，在一些模拟器件中，这样的架构并不适合，源和漏电位较高的情况下，晶体管的体（body）仍可充电。另外一种办法是用混合沟（Hybrid trench）绝缘。1

SOISOI全名为Silicon On Insulator，是指硅晶体管结构在绝缘体之上的意思，原理就是在硅晶体管之间，加入绝缘体物质，可使两者之间的寄生电容比原来的少上一倍。优点是可以较易提升时脉，并减少电流漏电成为省电的IC，在工艺上还可以省略部分光掩模以节省成本，因此不论在工艺上或是电路上都有其优势。此外，在SOI晶圆（SOI wafer）本身衬底的阻抗值的部分也会影响到元件的表现，因此后来也有公司在衬底上进行阻抗值的调整，达到射频元件（Radio frequency component、RF component）特性的提升。原本应通过交换器的电子，有些会钻入硅中造成浪费；SOI可防止电子流失，与补强一些原本Bulk wafer中CMOS元件的缺点。摩托罗拉宣称中央处理器可因此提升时脉20%，并减低耗电30%。除此之外，还可以减少一些有害的电气效应。还有一点，可以说是很多超频玩家所感兴趣的，那就是它的工作温度可高达300°C，减少过热的问题。

SOI一开始是由美商IBM公司的芯片部门投入开发，最早用于Macintosh电脑（MAC）的PowerPC G4处理器，除了IBM外，还有Motorola、德州仪器（TI）、NEC等公司投入SOI技术的开发工作，但是Intel公司拒绝在其处理器产品中使用SOI技术，因为其认为SOI技术容易影响晶圆品质与减低晶体管交换速度，并且SOI上接合点也会减少，也就是一般工艺中“漏电”的缺点所烦恼。2

动态随机存取存储器动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，DRAM）是一种半导体存储器，主要的作用原理是利用电容内存储电荷的多寡来代表一个二进制比特（bit）是1还是0。由于在现实中晶体管会有漏电电流的现象，导致电容上所存储的电荷数量并不足以正确的判别数据，而导致数据毁损。因此对于DRAM来说，周期性地充电是一个无可避免的要件。由于这种需要定时刷新的特性，因此被称为“动态”存储器。相对来说，静态存储器（SRAM）只要存入数据后，纵使不刷新也不会丢失记忆。

与SRAM相比，DRAM的优势在于结构简单——每一个比特的数据都只需一个电容跟一个晶体管来处理，相比之下在SRAM上一个比特通常需要六个晶体管。正因这缘故，DRAM拥有非常高的密度，单位体积的容量较高因此成本较低。但相反的，DRAM也有访问速度较慢，耗电量较大的缺点。

与大部分的随机存取存储器（RAM）一样，由于存在DRAM中的数据会在电力切断以后很快消失，因此它属于一种易失性存储器（volatile memory）设备。2

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所