L'objectif de cette thèse est d'atteindre 0,5 V haute vitesse faible puissance SRAM. Pour ce faire, les cellules SRAM de pointe, des tableaux et des architectures de bus sont examinées. Les questions difficiles sont alors précisées. Pour répondre aux exigences, une cellule de 5T d'alimentation statique de puissance boostée, combiné avec WL boosté et milieu point de détection et d'un tableau de multi divisé BL ouvert sont proposées et évaluées. Pour encore accélérer l'opération d'écriture, un tableau de 4Kb sélectivement stimulé puissance alimentation 5T cell est proposé et évalué par simulation. Nous découvrons que le point milieu de détection avec moitié VDD BL precharge est plus stable lors de lire que la VDD complet conventionnelle precharge. En outre, pour atteindre un bus robuste à grande vitesse de faible puissance 0,5-V,une architecture de bus dynamique avec un bus factice, qui se compose d'un pilote de dynamique et d'un récepteur dynamique, est proposée. Le pilote dynamique permeten particulier de grande vitesse même à 0,5 V avec overdrive porte accrue enchangeant les lignes électriques de VDD/2 en mode veille avec VDD en mode actif. Ilaccélère encore avec l'aide du bus factice cette impulsion gena pour suivre le point dedétection tension du bus pour réduire l'oscillation de l'autobus. Ensuite, unearchitecture de bus 0,5-V 28 nm FD-SOI 32 bits à l'aide de la proposition estevaluaevaluated par simulation. Il s'avère que l'architecture a un potentiel à exploiterun bus 1-pF à 50-mV swing, 1,2 GHz et un courant de veille de 1,1 µA, avec x3-5 plus rapidement et plus de deux ordre plus faible courant de veille que l'architecture statique conventionnelle. / The goal of the thesis is to achieve 0.5-V high-speed low-power SRAMs. To do so, state-of-the-art SRAM cells, arrays, and bus-architectures are reviewed. The challenging issues are then clarified as 1) reduction of the minimum operating voltage VDD (Vmin) of the cell, 2) reducing bitline (BL)-active power, and 3) achieving low-power bus architecture. To meet the requirements, a static boosted-power-supply 5T cell, combined with boosted-WL and mid-point-sensing, and an open-BL multi-divided-array are proposed and evaluated. Layout and post-layout simulation with a 28-nm fully-depleted planar-logic SOI MOSFET reveal that a 0.5-V 5T-cell 4-kb array in a 128-kb SRAM core is able to achieve x2-3 faster cycle time and x11 lower power than the counterpart 6T-cell array, suggesting a possibility of a 730-ps cycle time at 0.5 V.To further speed up the write operation, a selectively-boosted-power-supply 5T-cell 4-kb array is proposed and evaluated by simulation, showing that the 4-kb array operates at 350-ps cycle with x6 faster cycle time and x13 lower power than the 6T-cell array, while maintaining a small leakage current. We find out that the mid-point-sensing with half-VDD BL-precharging is more stable during read than the conventional full-VDD precharging. Furthermore, to achieve a 0.5-V low-power high-speed robust bus, a dynamic bus architecture with a dummy bus, which consists of a dynamic driver and a dynamic receiver, is proposed. In particular, the dynamic driver enables high speed even at 0.5 V with increased gate-over-drive by changing the power lines from VDD/2 in the standby mode to VDD in the active mode. It further speeds up with the help of the dummy bus that generates a pulse to track the bus-voltage detecting point for reducing the bus swing. Then, a 0.5-V 28-nm-FD-SOI 32-bit bus architecture using the proposal is evaluated by simulation. It turns out that the architecture has a potential to operate a 1-pF bus at about 50-mV swing, 1.2 GHz, and a standby current of 1.1 µA, with x3-5 faster and more than two-order lower standby current than the conventional static architecture. Based on the results, further challenges to 0.5-V and sub-0.5-V SRAMs are described.

Today, a significant portion of individuals’ time is spent indoors, estimated at approximately 90% of their total time. This raises concerns about the transmission of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) instigating Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) and similar viruses and highlights the critical role of ventilation systems in indoor environments, which this study aims to investigate. Narrowing the focus to healthcare facilities, particularly hospitals in Sweden, the study includes the importance of ventilation systems in safeguarding the health safety and well-being of patients, healthcare workers in hospitals. To effectively combat the spread of the SARS-CoV-2 virus, it is crucial to have a thorough understanding of its viral characteristics, with a specific centre on airborne transmission size, virus longevity, and quantum of infection. Furthermore, it is essential to recognize the major impact of ventilation rate, thermodynamic factors such as temperature and humidity, as well as pollutants in effectively mitigating the transmission of SARS-CoV-2 and similar pathogens.  The comprehensive findings of this literature review underscore that, for hospitals in Sweden, a Heat Recovery Ventilation (HRV) system incorporating a plate heat exchanger is the most suitable ventilation system for this specific objective. Moreover, the recommended ventilation strategy is specifically tailored for implementation in wards or isolated rooms, where it is ideal for the incoming air to originate from the patient’s room floor, while the exit point is preferably located near or at the ceiling. In the context of this study, identified effective solutions involve the utilization and combination of high-efficiency filters and ultraviolet (UV) technology installed within ventilation system unit, particularly when an air recirculation system is used. Additionally, the implementation of RM3 (Rheem’s third generation products) UV-C technology for indoor use can be achieved without considerable intervention in ventilation system, depending on the type of ventilation system being utilized. In summary, this study enhances understanding of the complex relationship between ventilation systems, COVID-19 transmission and similar diseases, the optimization of thermodynamic factors, and selection of effective and practical measures. It provides valuable insights for designing effective ventilation strategies across various indoor environments, with a specific attention on healthcare facilities. / Idag spenderas en betydande del av individers tid inomhus, uppskattningsvis cirka 90% av deras totala tid. Detta väcker oro över överföringen av Coronavirussjukdom 2019 (COVID-19), som initierar Svårt Akut Respiratoriskt Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) och liknande virus och belyser den kritiska rollen som ventilationssystem spelar i inomhusmiljöer, som denna studie syftar till att undersöka. Genom att begränsa fokus till vårdinrättningar, särskilt sjukhus i Sverige, inkluderar studien vikten av ventilationssystem för att säkerställa hälsosäkerheten och välbefinnandet för patienter och vårdpersonal på sjukhus. För att effektivt bekämpa spridningen av SARS-CoV-2-viruset är det viktigt att ha en grundlig förståelse för dess virala egenskaper, med ett specifikt fokus på luftburen överföringsstorlek, viruslivslängd och infektionsmängd. Dessutom är det viktigt att identifiera den stora inverkan av luftomsättningstakt, termodynamiska faktorer som temperatur och fuktighet samt föroreningar för att effektivt minska överföringen av SARS-CoV-2 och liknande patogener. De omfattande resultaten av denna litteraturstudie understryker att värmeåtervinningsventilationssystem (HRV) med plattvärmeväxlare är det mest lämpliga ventilationssystemet för sjukhus i Sverige för detta specifika mål. Dessutom är den rekommenderade ventilationsstrategin speciellt anpassad för implementering på avdelningar eller isolerade rum, där den är idealisk för att inkommande luft ska komma från patientens rumsgolv, medan utgångspunkten företrädesvis är placerad nära eller i taket. I samband med denna studie involverar identifierade effektiva lösningar, användning och kombination av högeffektiva filter och ultraviolett (UV)-teknik installerad i ventilationssystemenhet, särskilt när ett luftcirkulationssystem används. Dessutom kan implementeringen av RM3 (Rheems tredje generationens produkter) UV-C-teknik för inomhusbruk uppnås utan betydande ingrepp i ventilationssystem, beroende på vilken typ av ventilationssystem som används. Sammanfattningsvis ökar denna studieförståelse för det komplexa förhållandet mellan ventilationssystem, COVID-19-överföring och liknande sjukdomar, optimering av termodynamiska faktorer och val av effektiva och praktiska åtgärder. Den ger värdefulla insikter för att utforma effektiva ventilationsstrategier i olika inomhusmiljöer, med särskild uppmärksamhet på vårdinrättningar.

Les procédés bipolaires semi-conducteurs complémentaires à oxyde de métal (BiCMOS) peuvent être considérés comme étant la solution la plus généralepour les produits RF car ils combinent la fabrication sophistiquée du CMOSavec la vitesse et les capacités de conduction des transistors bipolaires silicium germanium(SiGe) à hétérojonction (HBT). Les HBTs, réciproquement, sontles principaux concurrents pour combler partiellement l'écart de térahertzqui décrit la plage dans laquelle les fréquences générées par les transistors etles lasers ne se chevauchent pas (environ 0.3 THz à 30 THz). A_n d'évaluerles capacités de ces dispositifs futurs, une méthodologie de prévision fiable estsouhaitable. L'utilisation d'un ensemble hétérogène d'outils et de méthodes desimulations permet d'atteindre successivement cet objectif et est avantageusepour la résolution des problèmes. Plusieurs domaines scientifiques sont combinés, tel que la technologie de conception assistée par ordinateur (TCAO),la modélisation compacte et l'extraction des paramètres.Afin de créer une base pour l'environnement de simulation et d'améliorerla confirmabilité pour les lecteurs, les modèles de matériaux utilisés pour lesapproches hydrodynamiques et de diffusion par conduction sont introduits dèsle début de la thèse. Les modèles physiques sont principalement fondés surdes données de la littérature basées sur simulations Monte Carlo (MC) ou dessimulations déterministes de l'équation de transport de Boltzmann (BTE).Néanmoins, le module de TCAO doit être aussi étalonné sur les données demesure pour une prévision fiable des performances des HBTs. L'approchecorrespondante d'étalonnage est basée sur les mesures d'une technologie depointe de HBT SiGe pour laquelle un ensemble de paramètres spécifiques àla technologie du modèle compact HICUM/L2 est extrait pour les versionsdu transistor à haute vitesse, moyenne et haute tension. En s'aidant de cesrésultats, les caractéristiques du transistor unidimensionnel qui sont généréesservent de référence pour le profil de dopage et l'étalonnage du modèle. Enélaborant des comparaisons entre les données de références basées sur les mesureset les simulations, la thèse fait progresser l'état actuel des prévisionsbasées sur la technologie CAO et démontre la faisabilité de l'approche.Enfin, une technologie future de 28nm performante est prédite en appliquantla méthodologie hétérogène. Sur la base des résultats de TCAO, leslimites de la technologie sont soulignées. / Bipolar complementary metal-oxide-semiconductor (BiCMOS) processescan be considered as the most general solution for RF products, as theycombine the mature manufacturing tools of CMOS with the speed and drivecapabilities of silicon-germanium (SiGe) heterojunction bipolar transistors(HBTs). HBTs in turn are major contenders for partially filling the terahertzgap, which describes the range in which the frequencies generated bytransistors and lasers do not overlap (approximately 0.3THz to 30 THz). Toevaluate the capabilities of such future devices, a reliable prediction methodologyis desirable. Using a heterogeneous set of simulation tools and approachesallows to achieve this goal successively and is beneficial for troubleshooting.Various scientific fields are combined, such as technology computer-aided design(TCAD), compact modeling and parameter extraction.To create a foundation for the simulation environment and to ensure reproducibility,the used material models of the hydrodynamic and drift-diffusionapproaches are introduced in the beginning of this thesis. The physical modelsare mainly based on literature data of Monte Carlo (MC) or deterministicsimulations of the Boltzmann transport equation (BTE). However, the TCADdeck must be calibrated on measurement data too for a reliable performanceprediction of HBTs. The corresponding calibration approach is based onmeasurements of an advanced SiGe HBT technology for which a technology specific parameter set of the HICUM/L2 compact model is extracted for thehigh-speed, medium-voltage and high-voltage transistor versions. With thehelp of the results, one-dimensional transistor characteristics are generatedthat serve as reference for the doping profile and model calibration. By performingelaborate comparisons between measurement-based reference dataand simulations, the thesis advances the state-of-the-art of TCAD-based predictionsand proofs the feasibility of the approach.Finally, the performance of a future technology in 28nm is predicted byapplying the heterogeneous methodology. On the basis of the TCAD results,bottlenecks of the technology are identified. / Bipolare komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter (BiCMOS) Prozesse bietenhervorragende Rahmenbedingungen um Hochfrequenzanwendungen zurealisieren, da sie die fortschrittliche Fertigungstechnik von CMOS mit derGeschwindigkeit und Treiberleistung von Silizium-Germanium (SiGe) Heterostruktur-Bipolartransistoren (HBTs) verknüpfen. Zudem sind HBTs bedeutendeWettbewerber für die teilweise Überbrückung der Terahertz-Lücke, derFrequenzbereich zwischen Transistoren (< 0.3 THz) und Lasern (> 30 THz).Um die Leistungsfähigkeit solcher zukünftigen Bauelemente zu bewerten, isteine zuverlässige Methodologie zur Vorhersage notwendig. Die Verwendungeiner heterogenen Zusammenstellung von Simulationstools und Lösungsansätzenerlaubt es dieses Ziel schrittweise zu erreichen und erleichtert die Fehler-_ndung. Verschiedene wissenschaftliche Bereiche werden kombiniert, wie zumBeispiel der rechnergestützte Entwurf für Technologie (TCAD), die Kompaktmodellierungund Parameterextraktion.Die verwendeten Modelle des hydrodynamischen Simulationsansatzes werdenzu Beginn der Arbeit vorgestellt, um die Simulationseinstellung zu erläuternund somit die Nachvollziehbarkeit für den Leser zu verbessern. Die physikalischenModelle basieren hauptsächlich auf Literaturdaten von Monte Carlo(MC) oder deterministischen Simulationen der Boltzmann-Transportgleichung(BTE). Für eine zuverlässige Vorhersage der Eigenschaften von HBTs muss dieTCAD Kon_guration jedoch zusätzlich auf der Grundlage von Messdaten kalibriertwerden. Der zugehörige Ansatz zur Kalibrierung beruht auf Messungeneiner fortschrittlichen SiGe HBT Technologie, für welche ein technologiespezifischer HICUM/L2 Parametersatz für die high-speed, medium-voltage undhigh-voltage Transistoren extrahiert wird. Mit diesen Ergebnissen werden eindimensionaleTransistorcharakteristiken generiert, die als Referenzdaten fürdie Kalibrierung von Dotierungspro_len und physikalischer Modelle genutztwerden. Der ausführliche Vergleich dieser Referenz- und Messdaten mit Simulationengeht über den Stand der Technik TCAD-basierender Vorhersagenhinaus und weist die Machbarkeit des heterogenen Ansatzes nach.Schlieÿlich wird die Leistungsfähigkeit einer zukünftigen Technologie in28nm unter Anwendung der heterogenen Methodik vorhergesagt. Anhand derTCAD Ergebnisse wird auf Engpässe der Technologie hingewiesen.