發(fā)布時間:2021-04-30 | 游覽:2930
內(nèi)容摘要:FinFET稱為鰭式場效晶體管 (FinField-EffectTransistor;FinFET)是一種新的互補式金氧半導(dǎo)體(CMOS)晶體管。閘長已可小于25nm。該項技術(shù) 的發(fā)明人是加州大學(xué)伯克利分校的胡正明教授。Fin是魚鰭的意思,F(xiàn)inFET命名根據(jù)晶體管的形狀與魚鰭的相似性。
FinFET稱為鰭式場效晶體管 (FinField-EffectTransistor;FinFET)是一種新的互補式金氧半導(dǎo)體(CMOS)晶體管。閘長已可小于25nm。該項技術(shù) 的發(fā)明人是加州大學(xué)伯克利分校的胡正明教授。Fin是魚鰭的意思,F(xiàn)inFET命名根據(jù)晶體管的形狀與魚鰭的相似性。
發(fā)明人
該項技術(shù)的發(fā)明人是加州大學(xué)伯克利分校的胡正明(ChenmingHu)教授。胡正明教授1968年在臺灣國立大學(xué)獲電子工程學(xué) 士學(xué)位,1970年和1973年在伯克利大學(xué)獲得電子工程與計算機科學(xué)碩士和博士學(xué)位?,F(xiàn)為美國工程院院士。2000年憑借FinFET獲得美國國防部高 級研究項目局最杰出技術(shù)成就獎(DARPA Most Outstanding Technical Accomplishment Award)。他研究的 BSIM模型已成為晶體管模型的唯一國際標準,培養(yǎng)了100多名學(xué)生,許多學(xué)生已經(jīng)成為這個領(lǐng)域的大牛,曾獲Berkeley的最高教學(xué)獎;于 2001~2004年擔任臺積電的CTO。
工作原理
FinFET閘長已可小于25納米,未來預(yù)期可以進一步縮小至9納米,約是人類頭發(fā)寬度的1萬分之1。由于在這種導(dǎo)體技術(shù)上的突破,未來芯片設(shè)計人員可 望能夠?qū)⒊売嬎銠C設(shè)計成只有指甲般大小。FinFET源自于傳統(tǒng)標準的晶體管—場效晶體管(Field-Effect Transistor, FET)的 一項創(chuàng)新設(shè)計。在傳統(tǒng)晶體管結(jié)構(gòu)中,控制電流通過的閘門,只能在閘門的一側(cè)控制電路的接通與斷開,屬于平面的架構(gòu)。在FinFET的架構(gòu)中,閘門成類似魚鰭的叉狀3D架構(gòu),可于電路的兩側(cè)控制電路的接通與斷開。這種設(shè)計可以大幅改善電路控制并減少漏電流(leakage),也可以大幅縮短晶體管的閘長。
發(fā)展狀態(tài)
在2011年初,英特爾公司推出了商業(yè)化的FinFET,使用在 其22納米節(jié)點的工藝上。從IntelCorei7-3770之后的22納米的處理器均使用了FinFET技術(shù)。由于FinFET具有功耗低,面積 小的優(yōu)點,臺灣積體電路制造股份有限公司(TSMC)等主要半導(dǎo)體代工已經(jīng)開始計劃推出自己的FinFET晶體管,為未來的移動處理器等提供更快, 更省電的處理器。從2012年起,F(xiàn)inFET已經(jīng)開始向20納米節(jié)點和14納米節(jié)點推進。
FinFET和普通CMOS的區(qū)別
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor),互補金屬氧化物半導(dǎo)體,電壓控制的一種放大器件。是組成CMOS數(shù)字集成電路的基本單元。
在計算機領(lǐng)域,CMOS常指保存計算機基本啟動信息(如日期、時間、啟動設(shè)置等)的芯片。有時人們會把CMOS和BIOS混稱,其實CMOS是主板上的一塊可讀寫的RAM芯片,是用來保存BIOS的硬件配置和用戶對某些參數(shù)的設(shè)定。
在今日,CMOS制造工藝也被應(yīng)用于制作數(shù)碼影像器材的感光元件,尤其是片幅規(guī)格較大的單反數(shù)碼相機。
SOI和體硅FinFET的比較
本文比較了SOI和體硅FinFET器件在性能、加工工藝及其成本上的差異。如果要使SOI和體硅的FinFET器件具有相類似的性能,體硅 FinFET器件的制備流程將更為復(fù)雜。在SOI晶圓上,氧化埋層隔離了分立的晶體管,而在體硅器件中,隔離作用則必須通過晶圓工藝來形成。我們將證明, 由于體硅FinFET工藝更為復(fù)雜,使得器件的差異性達到SOI的140%~160%,并會對制造和工藝控制產(chǎn)生嚴峻的挑戰(zhàn)。雖然SOI基片更為昂貴一 些,但更為復(fù)雜的體硅FinFET工藝成本的增加大體上已抵消了這部分開銷,從而使得在大批量生產(chǎn)時其成本能與體硅工藝大體上相當。
當半導(dǎo)體業(yè)界向22nm技術(shù)節(jié)點挺進時,一些制造廠商已經(jīng)開始考慮如何從平面CMOS晶體管向三維(3D)FinFET器件結(jié)構(gòu)的過渡問題。與平面晶體 管相比,F(xiàn)inFET器件改進了對溝道的控制,從而減小了短溝道效應(yīng)。平面晶體管的柵極位于溝道的正上方,而FinFET器件的柵極則是三面包圍著溝道, 能從兩邊來對溝道進行靜電控制。
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