Diseño de múltiples dedos vs un solo dedo (transistor MOSFET)

¿Proporcionan un resumen de las ventajas y desventajas de un diseño de transistor con múltiples dedos (MF) frente a un solo dedo ?

Al diseñar un MOSFET con un ancho y largo particular, en una herramienta EDA, uno tiene dos opciones con respecto a la forma de la puerta :

1) Raya simple (caso clásico) (un dedo);
2) Varias rayas (varios dedos).

Hipótesis (basadas en varios foros de Internet):

1) MF proporciona más flexibilidad en la planificación del diseño del transistor con alto W / L o L / W. En otras palabras, permite hacer un diseño más cuadrado.

2) MF permite una mejor correspondencia de los transistores, cuando sea necesario. Por ejemplo, si usa técnicas de centroide común.

3) El diseño MF reduce la resistencia de la puerta (para CA). Si es así, ¿puedes explicar por qué?

4) MF reduce la densidad de corriente en la puerta si existen limitaciones tecnológicas al respecto.

¿Puede alguien con conocimiento hacer una comparación de los dos enfoques?

Figura 1: un dedo.

Figura 2: dos dedos. Dos transistores en paralelo (se suman los anchos).

Figura 3: dos dedos. Dos transistores en serie (se suman las longitudes).

Los transistores largos se dividen en pequeños por varias razones. Una razón podría ser encajarlos mejor en el diseño general de un bloque o simplemente tener una mejor relación de aspecto. Otra razón es reducir la resistencia de la puerta del dispositivo. El problema es que la capacitancia del canal de la puerta forma un paso bajo con la resistencia de la puerta y se reduce la velocidad de conmutación. Además, el área de drenaje se reduce porque dos dedos comparten un drenaje común y, por lo tanto, también se reducen los parásitos.

Actualización: la división de un transistor con algo de W / L en un transistor con varios dedos se realiza de tal manera que el ancho (W) se mantiene igual y la longitud del dedo es L / k, donde k es el número total de dedos. La longitud y el ancho efectivos permanecen iguales, pero las puertas ahora están en paralelo y, por lo tanto, la resistencia se reduce. Además, las puertas a menudo se ponen en contacto en ambos extremos para reducir la resistencia efectiva.

La división de los transistores se puede hacer usando múltiples transistores con una sola puerta o con transistores que tienen múltiples dedos de puerta.

Los transistores con múltiples dedos tienen la desventaja de que la dirección actual es diferente para dos dedos vecinos. Por ejemplo, si para el primer dedo la fuente está a la izquierda, la fuente del siguiente dedo estará a la derecha. Las propiedades del transistor pueden cambiar según la dirección actual. Por lo tanto, se debe tener especial cuidado al tratar de lograr una buena correspondencia.

El uso de múltiples dedos para obtener fuentes de corriente escaladas, por ejemplo, en un espejo de corriente también se considera inferior a tener múltiples transistores de puerta única debido a propiedades ligeramente diferentes.

Por lo tanto, un diseñador analógico tiene que decidir qué opción es la mejor para un problema dado.