由于5纳米和3纳米节点的挑战越来越大，finfet的用途已经接近尾声，但新的晶体管类型即将出现。
当finfet第一次在22纳米节点上商业化时，它代表了我们制造晶体管的方式的革命性变化，晶体管是芯片“大脑”中的微小开关。与之前的平面晶体管相比但是，由于5纳米和3纳米节点的挑战日益增加，finfet已经达到了其用途的极限。
在每个节点上，器件制造商都可以扩展晶体管，以更低的器件面积和成本实现性能提升和功耗降低——通常称为PPAC(功率、性能、面积、成本)扩展。然而，finFET尺寸的进一步减小导致了驱动电流和静电控制的限制。
在平面晶体管中，通道的宽度可以增加以驱动更多的电流和更快地开关。然而，CMOS设计向具有较低轨道高度的标准单元的发展意味着翅片尺寸的灵活性较低。5纳米以下节点的单鳍器件将无法提供足够的驱动电流。
此外，尽管翅片的三面由栅极控制，但仍有一侧不受控制。随着栅极长度的减小，它会导致更大的短通道效应和更多的泄漏通过器件的非接触底部，因此，较小的器件无法满足功率和性能目标。
栅极全能晶体管，或GAA晶体管，是一种改进的晶体管结构，其中栅极从各个方向接触通道，并能够继续缩放。这种晶体管被称为全能栅极晶体管(gate-全能晶体管，GAA)，并且已经提出了不同的变种。
早期的GAA设备将使用垂直堆叠nanosheets．它们由独立的水平薄片构成，四周环绕着栅极材料。这提供了相对于finfet更好的通道控制。与finfet不同，GAA晶体管的载流能力通过垂直堆叠几片纳米片来提高，栅极材料包裹在通道周围。纳米片的尺寸可以缩放，这样晶体管就可以根据特定的性能要求进行调整。
然而，与翅片一样，随着技术的发展以及我们打印更精细特征的能力不断提高，薄片的宽度和间距将会下降。在某些时候，薄片的宽度可能与厚度大致相同——在这一点上，它们很相似纳米线．
纳米片在概念上可能很简单，但它们给制造带来了新的挑战。其中一些挑战围绕着结构的制造;其他则涉及实现PPAC扩展目标所需的新材料。
由于正在建造的复杂结构，主要的施工挑战出现了。GAA晶体管首先是通过生长交替Si和SiGe外延层的超晶格来制造的，这构成了纳米片的基础。关键步骤包括沉积内部介电间隔层以保护源/漏区并定义栅极宽度，以及通道释放蚀刻以去除牺牲层。除去牺牲层留下的空间需要用栅极电介质和金属填充，包括在纳米片之间。栅极金属有可能引入新材料。一些制造商正在评估钴，钌、钼、镍和各种合金也在考虑之中。
GAA晶体管将是finfet的继任者，纳米片将演变为纳米线。这些GAA结构应该贯彻目前路线图上的高级流程节点。
晶体管结构从早期的平面结构到现在已经有了很大的发展。那些早期的先驱者会对这种进化，以及他们所创造的令人难以置信的智能和互联世界感到震惊。我们期待看到栅极全能晶体管将带来什么新的终端用户设备和功能。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
留下回复